Ilgo nuotolio kvantiniam įsipainiojimui reikia trijų krypčių sąveikos


Norint susipainioti, reikia trijų: ilgalaikiam kvantiniam įsipainiojimui reikia trijų krypčių sąveikos

Eksperimentą paaiškinanti infografija. Kreditas: RIKEN

Teorinis tyrimas rodo, kad ilgalaikis įsipainiojimas gali išlikti aukštesnėje nei absoliutaus nulio temperatūroje, jei tenkinamos tinkamos sąlygos.

Kvantinė kompiuterija buvo paskirta kaip kitas revoliucinis skaičiavimo žingsnis. Tačiau dabartinės sistemos yra praktiškai stabilios tik esant temperatūrai, artimai absoliučiam nuliui. Nauja Japonijos mokslinių tyrimų bendradarbiavimo teorema suteikia supratimą apie tai, kokie ilgalaikio kvantinio susipynimo tipai išgyvena ne nulinėje temperatūroje, atskleidžiant pagrindinį makroskopinių kvantinių reiškinių aspektą ir nukreipiant kelią tolesniam kvantinių sistemų supratimui.

Kai viskas tampa maža, iki tūkstantosios žmogaus plauko pločio skalės, klasikinės fizikos dėsniai pakeičiami Kvantinė fizika. Kvantinis pasaulis yra keistas ir nuostabus, ir mokslininkams dar daug ką reikia suprasti. Didelio masto arba „makroskopiniai“ kvantiniai efektai vaidina pagrindinį vaidmenį ypatinguose reiškiniuose, tokiuose kaip superlaidumas, kuris gali pakeisti būsimą energijos transportavimą, taip pat toliau plėtojant kvantinius kompiuterius.

Tokio masto „kvantiškumą“ galima stebėti ir išmatuoti tam tikrose sistemose naudojant ilgo nuotolio kvantinį susipynimą. Kvantinis įsipainiojimas, kurį Albertas Einšteinas kažkada garsiai apibūdino kaip „baisų veiksmą per atstumą“, įvyksta, kai dalelių grupės negalima apibūdinti atskirai viena nuo kitos. Tai reiškia, kad jų savybės yra susijusios: jei galite iki galo apibūdinti vieną dalelę, taip pat žinosite viską apie daleles, su kuriomis ji yra susipynusi.

Tolimojo įsipainiojimas yra esminis kvantinės informacijos teorijos pagrindas, o tolesnis jos supratimas gali lemti proveržį kvantinis skaičiavimas technologijas. Tačiau ilgalaikis kvantinis įsipainiojimas yra stabilus tam tikromis sąlygomis, pavyzdžiui, tarp trijų ar daugiau šalių ir esant temperatūrai, artimai absoliučiam nuliui. Kas nutinka dviejų šalių susipynusioms sistemoms esant nulinei temperatūrai? Norėdami atsakyti į šį klausimą, mokslininkai iš RIKEN centro pažangiojo žvalgybos projekto Tokijuje ir Keio universiteto Jokohamoje neseniai pristatė teorinį tyrimą. Fizinė apžvalga X apibūdinantis ilgalaikį įsipainiojimą aukštesnėje nei absoliutaus nulio temperatūroje dvišalėse sistemose.

„Mūsų tyrimo tikslas buvo nustatyti ilgalaikio įsipainiojimo struktūros apribojimą esant savavališkoms nulinėms temperatūroms“, – aiškina RIKEN Hakubi komandos vadovas Tomotaka Kuwahara, vienas iš tyrimo autorių, atlikęs tyrimą būdamas RIKEN pažangios žvalgybos projekto centras. “Mes pateikiame paprastas teoremas, kurios parodo, kokios tolimojo susipynimo rūšys gali išlikti ne nulinėje temperatūroje. Esant aukštesnei nei absoliutaus nulio temperatūrai, medžiagoje esančios dalelės vibruoja ir juda dėl šiluminė energija, kuris veikia prieš kvantinį įsipainiojimą. Esant savavališkoms nulinėms temperatūroms, joks ilgalaikis susipainiojimas negali išlikti tik tarp dviejų posistemių.

Tyrėjų išvados atitinka ankstesnius stebėjimus, kad ilgalaikis įsipainiojimas išgyvena ne nuliui temperatūra tik tada, kai dalyvauja daugiau nei trys posistemės. Rezultatai rodo, kad tai yra esminis makroskopinių kvantinių reiškinių kambario temperatūroje aspektas ir kad kvantiniai prietaisai turi būti sukonstruoti taip, kad jų būsenos būtų daugialypės.

„Šis rezultatas atvėrė duris gilesniam kvantinio įsipainiojimo dideliais atstumais supratimui, todėl tai tik pradžia“, – teigia Keio universiteto profesorius Keijo Saito, tyrimo bendraautoris. „Siekiame gilinti supratimą apie kvantų ryšį įsipainiojimas ir temperatūra ateityje. Šios žinios paskatins ir paskatins ateities kvantinių prietaisų, veikiančių kambario temperatūroje, kūrimą, todėl jie bus praktiški.

Nors kvantiniai prietaisai, veikiantys stabilioje kambario temperatūroje, dar tik pradeda kurti, kvantinis susipynimas Panašu, kad „susieis“ šios srities ateitis.


Geriausias iš abiejų pasaulių: klasikinių ir kvantinių sistemų derinimas, siekiant patenkinti superkompiuterių poreikius


Daugiau informacijos:
Tomotaka Kuwahara ir kt., Eksponentinis dvišalio kvantinio įsipainiojimo grupavimas esant savavališkoms temperatūroms, Fizinė apžvalga X (2022). DOI: 10.1103 / PhysRevX.12.021022

Citata: Supainioti reikia trijų: ilgalaikiam kvantiniam įsipainiojimui reikia trijų krypčių sąveikos (2022 m. gegužės 6 d.), gauta 2022 m. gegužės 6 d. iš https://phys.org/news/2022-05-tangle-long-range-quantum- įsipainiojimas-trijų krypčių.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.