Учёные создали квантовый аналог игры в напёрстки

Небольшой кусочек необычной квантовой системы. Пояснения в тексте (фото Matteo Mariantoni, A. N. Cleland/Nature Physics).

Американские и японские физики построили схему, в которой функцию трёх напёрстков выполняли резонаторы, а роль исчезающего шарика играл одиночный микроволновый фотон. Манипулировавший им исследователь, вопреки «традициям» напёрсточной игры, не использовал никакого шулерства. Если не считать за таковое фокусы квантовой механики.

Испытанная учёными система — первый пример «когерентного контроля над мультирезонаторной архитектурой», — рассказывают создатели новинки в пресс-релизе Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB).

В своей статье в Nature Physics изобретатели прибора объясняют, что смогли показать когерентный перенос фотонов между двумя и более резонаторами, связанными между собой через сверхпроводящие фазовые кубиты.

Общий вид схемы. Два тёмных квадратика в центре – кубиты. Они связаны с тремя микроволновыми резонаторами (извивающиеся линии). Размер последних – несколько миллиметров в длину (фото Erik Lucero, Matteo Mariantoni, Dario Mariantoni).

Переброска фотонов с сохранением квантово-механического состояния окажется полезна при построении квантового компьютера. Квантовые напёрстки в таком случае послужат не обману наблюдателя, а процессу вычислений. Потому создатели схемы назвали её вехой в конструировании масштабных квантовых регистров и новым измерением в микроволновой фотонике, реализованной на чипе.

Кроме игры в напёрстки учёные заставили свою схему превратиться и в ханойскую башню — головоломку, в которой имеется три вертикальных шеста и набор колец разного диаметра.

В начале игры все они находятся на первом стержне, а в конце должны быть перенесены на третий. При этом за один ход нельзя передвигать больше одного кольца, и никогда нельзя класть большее кольцо на меньшее.

В японо-американской схеме роль разнокалиберных колечек сыграли кванты света с разной энергией, а функцию стержней выполнили, очевидно, всё те же три резонатора. «Эта игра показывает, что настоящие бозонные возбуждения могут быть перетасованы между резонаторами — интересный пример квантово-механической природы света», — заявил одни из участников опыта Маттео Мариантони (Matteo Mariantoni) из UCSB.

Детальнее фрагмент схемы с кубитом Q1 и «хвостами» резонаторов Ra и Rb показан на фото под заголовком. C1a и C1b — конденсаторы, d.c.SQUID — элемент, считывающий состояние кубита.



Физики запутали десять миллиардов пар кубитов

20 января 2011

Физики проявили нелокальную природу реальности

1 декабря 2010

Физики запутали четыре квантовые ячейки памяти

22 ноября 2010

Физик примирил гравитацию и электромагнетизм

12 ноября 2010

Два фотона впервые отправились на квантовую прогулку

27 сентября 2010
  • Борис Минтарский  1 февраля, 21:14
    Многие (но не я!) как раз считают, что фокусы квантовой механики — и есть самое настоящее шулерство. Интересно, как на самом деле?
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  2 февраля, 16:57
    Это передовая наука. Этим занимаются уже более ста лет. По этой отрасли сотни тысяч научных трудов, десятки нобелевских премий по физике. Есть огромный экспериментальный опыт. Современная индустрия без применения принципов квантовой механики не может существовать.
    Около 30 лет назад были высказаны первые идеи квантовых вычислений.
    Для классических компьютеров моделировать атомы задача сложновыполнимая, для квантовых эта задача будет подсилу. Вычисления ускоряются в разы. Изобретя такой компьютер человечество сделает гигантский прорыв в науке и получит огромные вычислительные ресурсы. В сравнении с этим, шулерством можно назвать всю остальную деятельность человека.
    ОтветитьНравится
  • Борис Минтарский  3 февраля, 21:14
    А вот на старом форуме ссылку кинули, newfiz.narod.ru/qua-opus.htm
    Там прямо обратное утверждают... мол, все достижения, не благодаря КМ, а вопреки...
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  4 февраля, 00:41
    Ну конечно один человек со своими псевдонаучными рассуждениями может спорить с тем, что уже давно экспериментально доказано. Это его право.
    Про лазер там бред написан. Принцип действия исключительно из квантовой механики.
    Ничего удивительного в том , что этот раздел науки довольно сложен, там действительно все не так как в классической физике. И даже до сих пор люди пытаются своими умозаключениями опровергнуть эту теорию, когда она тыщу раз была доказана и работает и развивается.
    ОтветитьНравится
  • Александр Попов  3 февраля, 18:20
    Хоть бы Россия не отстала бы в конструировании квантовых компьютеров, а то так опять Америка или Япония (а может быть Канада) создадут квантовый компьютер.
    ОтветитьНравится
  • Евгений Самченко  3 февраля, 18:35
    Именно они, американцы, и создадут квантовый компьютер. У них есть для этого соответствующая научно-технологическая база. Такой больше ни у кого нет
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  3 февраля, 19:13
    Зато наши распилят быстрее и больше))
    ОтветитьНравится
  • Владимир Винецкий  3 февраля, 19:37
    Вы куда-то не туда тему увели, какая разница, американцы, русские, речь-то не об этом совсем, а о том, что израильтяне его создадут.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Сынчак  3 февраля, 21:11
    Что вы ответите на то, что это великолепный вариант пути к созданию материи из не связанных элементов?
    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  3 февраля, 21:44
    А можете подробнее свою гипотезу изложить. Что за материя такая?
    ОтветитьНравится
  • Владимир Сынчак  3 февраля, 23:19
    Ответ ниже
    ОтветитьНравится
  • Александр Лалетин  3 февраля, 21:48
    Вы хотите сказать что из ничего можно создать материю? Или Ваши несвязанные элементы материальны, тогда какую еще надо создавать материю, может имеется в виду создание новых элементов из фрагментов материи?
    ОтветитьНравится
  • Владимир Сынчак  3 февраля, 23:17
    Возможно я не верно выразился. Но постараюсь изложить более содержательно, т.к. не являюсь специалистом данной области науки.

    Из ничего создать что-то врядли нам под силу, это нарушает законы энтропии и возможно есть обходные пути, но сейчас разговор не об этом.

    Скажем так, есть набор атомов, которые не связанные между собой либо по своей природе не могут быть связаны, но т.к. квантовая физика, на сколько я понимаю, имеет достаточный потенциал, в смысле не изведанного, то осмелюсь предположить, что задавшись целью получить определенный «предмет» это вполне возможно с помощью моделируемых и контролируемых реакций:

    Владимир Королёв
    «Для классических компьютеров моделировать атомы задача сложновыполнимая, для квантовых эта задача будет подсилу»

    То есть, фантастическое получение благ из «воздуха» станет реальностью при таких контролируемых реакциях, но основная суть не в этом, а в том что можно будет получать такие составы и качества материи которые механической физике и химии даже и не снились.

    Лично у меня в записях есть визуальные проекты таких реакций, но не хватает ни практических знаний, ни возможности это осуществить на данный момент.

    Надеюсь на ваше понимание и помощь если вы благосклонны к моей идее.

    ОтветитьНравится
  • Владимир Королёв  4 февраля, 00:50
    Может вы не поняли термин моделировать?
    В википедии поищите «задача Фейнмана», там один абзац кратко.
    ОтветитьНравится
  • Владимир Сынчак  4 февраля, 22:03
    К своему счастью я понял термин моделировать более менее правильно и просто хочу донести до вас, что «задача Фейнмана» это только начало того о чем я вам написал. То есть я о моделирование не отдельного атома, а о моделировании целых атомных кластеров и систем.

    Скажем на данный момент это просто фантастическое виденье будущего, не обращая внимания на недоконченность «полосы старта».

    ОтветитьНравится
  • Александр Попов  6 февраля, 11:26
    =_= Ага...а России вообще никакой базы нет, а говорят что гении живут. Ну хоть бы мусорноподобный квантовый компьютер создали ну хоть с одним кубитом...
    ОтветитьНравится
  • Владимир Сынчак  4 апреля, 23:19
    Хм ну гении без признания и финансирования, да это простые теоретики, которые время от времени срывают заграничные гранты, но врядли на эти гранты построишь НИИ, проще в забугорский НИИ устроится)
    ОтветитьНравится
  • Константин Верехин  8 января, 15:12
    хмм — это уже цифровое искусство — не меньше
    ОтветитьНравится