Revolucija v kvantni fiziki: nov pojav navdušil raziskovalno skupino!

Revolucija v kvantni fiziki: nov pojav navdušil raziskovalno skupino!

Mednarodna skupina raziskovalcev je odkrila nov pojav v kvantni fiziki, ki bi lahko imel daljnosežne posledice za prihodnje kvantne tehnologije. Pri tej prelomni raziskavi sodeluje matematik Jonas Haferkamp iz Univerza Saarland. Ugotovitve so bile nedavno objavljene v priznani revijiZnanostobjavljeno.

Odkritje se nanaša na ustvarjanje naključnih kvantnih stanj. Ta stanja, ki se na začetku zdijo kaotična in nepredvidljiva, nastanejo hitreje, kot se je prej domnevalo. Za ponazoritev teh kompleksnih, kaotičnih razmer raziskovalci uporabljajo jasno analogijo: pojav primerjajo z mešanjem kave in mleka. Ta naključna stanja so osrednjega pomena za nadaljnji razvoj novih kvantnih tehnologij.

Izzivi kvantne mehanike

S kvantnimi računalniki, ki delujejo z velikim številom kubitov, se težave pri doseganju popolnoma naključnih stanj eksponentno povečajo. Kvantna mehanika sama opisuje stanja kot verjetnostne porazdelitve, namesto da bi ponudila fiksne vrednosti kot v klasični fiziki. Kvantno mehansko stanje je v klasičnem smislu pogosto označeno kot nedoločeno, zaradi česar je napovedovanje merilnih rezultatov zapleteno. Heisenbergov princip negotovosti ima tukaj osrednjo vlogo, saj opisuje negotovost pri merjenju kvantnomehanskih stanj.

Raziskovalci so zdaj našli "matematični trik" za zmanjšanje kompleksnosti interakcij delcev. Razvijajo "psevdonaključno matriko", ki omogoča simulacijo naključnih procesov. Ta metoda bi lahko bistveno pospešila implementacijo v kvantnih računalnikih.

Posledice za prihodnost

Nove ugotovitve bi lahko imele velike posledice za metode zbiranja informacij in šifriranja. V kvantni mehaniki je mogoče različna stanja opisati z matematičnimi predstavitvami, kot so vektorji stanja ali operatorji gostote. Odkritje raziskovalcev je v nasprotju z obstoječimi predpostavkami in bi lahko revolucioniralo trenutno stanje kvantnih raziskav.

Delo Haferkampa in njegove ekipe je zelo pomembno za strokovno publiko, saj odpira nova vprašanja o temeljnih vidikih kvantne mehanike. Prihodnji razvoj kvantne fizike bi lahko bil bistveno odvisen od tega, kako je mogoče ta naključna stanja vključiti v praktične aplikacije. Izvirna publikacija nosi naslov»Naključne enote v izjemno nizki globini«(DOI: 10.1126/science.adv8590).