Notice: Function wp_enqueue_script was called incorrectly. Scripts and styles should not be registered or enqueued until the wp_enqueue_scripts, admin_enqueue_scripts, or login_enqueue_scripts hooks. This notice was triggered by the mwai_chatbot handle. Please see Debugging in WordPress for more information. (This message was added in version 3.3.0.) in /home/jteam/luongtu.com/wp-includes/functions.php on line 6114

Notice: Function wp_enqueue_style was called incorrectly. Scripts and styles should not be registered or enqueued until the wp_enqueue_scripts, admin_enqueue_scripts, or login_enqueue_scripts hooks. This notice was triggered by the mwai_chatbot handle. Please see Debugging in WordPress for more information. (This message was added in version 3.3.0.) in /home/jteam/luongtu.com/wp-includes/functions.php on line 6114

Notice: Function is_feed was called incorrectly. Conditional query tags do not work before the query is run. Before then, they always return false. Please see Debugging in WordPress for more information. (This message was added in version 3.1.0.) in /home/jteam/luongtu.com/wp-includes/functions.php on line 6114
Kỹ thuật ion bị mắc kẹt ngăn cản các hạt lượng tử của chúng đạt đến trạng thái cân bằng - Lượng tử
Home Khoa học Kỹ thuật ion bị mắc kẹt ngăn cản các hạt lượng tử của chúng đạt đến trạng thái cân bằng

Kỹ thuật ion bị mắc kẹt ngăn cản các hạt lượng tử của chúng đạt đến trạng thái cân bằng

by Quantum

Một câu ngạn ngữ Ba Tư, đặc biệt được sử dụng bởi Abe Lincoln và ban nhạc OK Go, thể hiện bản chất phù du của thế giới: “Điều này cũng sẽ qua.”

Các nhà vật lý có phiên bản riêng của họ về quy tắc này. Nó nói rằng những nếp nhăn và những nếp nhăn – thực sự là bất kỳ sự xáo trộn nhỏ nào – có xu hướng mất đi theo thời gian. Ví dụ, một vài giọt màu thực phẩm màu xanh lam được trộn vào một số bột bánh sẽ truyền màu xanh lam cho toàn bộ mẻ bánh; nước ngọt từ một con sông hòa vào biển mặn sẽ lan ra và làm cho biển bớt mặn hơn một chút; và một luồng gió lạnh thổi vào phòng của bạn sẽ hòa với không khí bên trong và đạt đến một nhiệt độ duy nhất, mát hơn. Ý tưởng cơ bản là, cho đủ thời gian, mọi thứ sẽ đạt trạng thái cân bằng, bất kể nó bắt đầu từ đâu.

Có một vài ngoại lệ đáng chú ý đối với quy tắc bình thường này. Trong thế giới lượng tử của các nguyên tử và electron, các hạt bị giam giữ trong một thùng chứa tạo bởi điện trường và từ trường — tương tự như một cái bát đựng bột làm bánh bông lan — có thể bị mắc kẹt tại chỗ nếu thùng chứa không nhẵn. Khi cái “bát” này thô ráp, mất trật tự và ngẫu nhiên, các hạt không thể quyết định xem nên đi theo hướng nào và thay vào đó ở yên. Kỳ lạ là, ngay cả khi một loạt các hạt cục bộ này được phép ảnh hưởng lẫn nhau, chúng có thể xoay sở để duy trì cục bộ, không trao đổi năng lượng và tránh trạng thái cân bằng. Hiệu ứng này, được gọi là bản địa hóa nhiều cơ thể (MBL), truyền cho các hạt một loại bộ nhớ về nơi chúng bắt đầu.

Giờ đây, các nhà khoa học đã tìm ra một phương pháp mới để tạo ra những nhiễu động không biến mất. Thay vì dựa vào sự rối loạn để đóng băng mọi thứ tại chỗ, họ nghiêng thùng chứa các hạt lượng tử sang một bên – một thủ thuật dễ gây ra hơn trong phòng thí nghiệm. Sự hợp tác giữa nhóm thực nghiệm của Giáo sư Christopher Monroe tại College Park và nhóm lý thuyết của JQI Fellow Alexey Gorshkov, người cũng là thành viên của Trung tâm Liên hợp Thông tin Lượng tử và Khoa học Máy tính và một nhà vật lý tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia, đã đã sử dụng các ion bị mắc kẹt để thực hiện kỹ thuật mới này, xác nhận rằng nó ngăn cản các hạt lượng tử của chúng đạt đến trạng thái cân bằng. Nhóm nghiên cứu cũng lần đầu tiên đo lường sự lan truyền chậm lại của thông tin bằng kỹ thuật giới hạn mới. Họ đã công bố kết quả của họ gần đây trên tạp chíBản chất .

Fangli Liu, cựu nghiên cứu sinh vật lý tại Đại học Maryland (hiện là nhà khoa học nghiên cứu tại QuEra Computing) và là nhà lý thuyết hàng đầu về công việc. “Trong hệ thống ban đầu, sự rối loạn được nhận ra dưới dạng ngẫu nhiên. Nhưng với phương pháp này, mỗi lần bạn thực hiện một phép đo, bạn sẽ có kết quả chính xác như nhau. Nó cho chúng tôi khả năng sử dụng hiệu quả hơn việc bản địa hóa nhiều cơ thể này để làm điều gì đó thú vị.”

Thay vì màu sắc (như trong ví dụ về bột nhão) hoặc nhiệt độ (trong trường hợp không khí trong phòng của bạn), sự xáo trộn trong thí nghiệm JQI là ở vòng quay của các ion — nam châm nhỏ bên trong của chúng có thể hướng lên hoặc xuống (hoặc một chút của cả hai cùng một lúc, như trong một chồng chất lượng tử). Các vòng quay ion này nằm trong một thùng chứa có hình dạng không giống như một cái bát mà thay vào đó giống như một dãy duy nhất của hộp trứng, với mỗi ion nằm trong một chỗ lõm khác nhau của thùng chứa. Thông thường, sau một thời gian, tất cả các vòng quay sẽ chỉ theo cùng một hướng đồng nhất, không có bộ nhớ về việc mỗi vòng quay hướng lên hay xuống để bắt đầu.

Bằng cách kiểm soát các ion riêng lẻ, các nhà khoa học có thể chuẩn bị một vòng quay hướng lên trong khi phần còn lại hướng xuống. Với một thùng carton đựng trứng bằng phẳng (giống như nó đang đặt trên bàn), nhiễu động quay đơn có thể chuyển động giữa các ion, trò chuyện với những người hàng xóm và cuối cùng khiến tất cả các ion đồng nhất về một cấu hình đồng nhất. Trong bản địa hóa nhiều cơ thể truyền thống, nơi mà sự ngẫu nhiên và rối loạn quy định trong ngày, các vết lõm trong hộp trứng trở nên bù đắp lên hoặc xuống với nhau một cách ngẫu nhiên, làm tê liệt mỗi vòng quay tại chỗ của nó.

Thay vì làm rối loạn thêm, nhóm nghiên cứu đã nghiêng hộp trứng, bù lại mỗi cái lúm đồng tiền cao hơn bên trái một chút so với hàng xóm của nó một cách trơn tru và nhất quán. Điều này khiến các vòng quay cũng được bản địa hóa, nhưng vì một lý do rất khác. Các hạt lượng tử có đặc tính giống như sóng, và một khi chúng bắt đầu lăn xuống theo hướng nghiêng, chúng có thể bị phản xạ bởi các cạnh của vết lõm hộp trứng. Vì vậy, thay vì lăn xuống dốc mãi mãi, chúng lăn xuống và bật ngược lên nhiều lần, điều này giới hạn chúng trong vùng nhỏ của vật chứa.

Đối với một hạt đơn lẻ, cơ chế ghim này đã được biết đến từ những năm 1930. Nhưng liệu nó có tồn tại hay không khi đối mặt với sự tương tác giữa nhiều hạt và ngừng cân bằng mới chỉ được khám phá gần đây. Thật vậy, ý tưởng rằng việc nghiêng hộp trứng sẽ dẫn đến phá vỡ sự cân bằng chỉ được đề xuất vào năm 2019.

Nhóm JQI đã xác nhận điều này trong thử nghiệm của họ. Sử dụng các tia laser hội tụ chặt chẽ, họ điều chỉnh từng ion riêng lẻ và chuẩn bị chúng ở trạng thái nhiễu loạn cao, với các spin hướng theo các hướng xen kẽ. Đồng thời, chúng có thêm tia laser chiếu vào tất cả các ion cùng nhau, cho phép chúng nói chuyện với nhau ngay cả khi ở xa nhau. Nếu độ nghiêng đủ cao, nhóm nghiên cứu nhận thấy, spin của các ion vẫn ở cấu hình ban đầu trong một thời gian dài, không chịu khuất phục về trạng thái cân bằng.

Ngoài một bước nhảy vọt về mặt khái niệm, việc tạo MBL không có sự rối loạn có thể đi kèm với một số lợi thế thực tế nhất định. Đầu tiên, thực nghiệm dễ dàng hơn để thực hiện một độ nghiêng mịn (trên thực tế, một độ nghiêng nhỏ đã xuất hiện trong thử nghiệm JQI cho dù họ có muốn hay không). Thứ hai, nó làm cho các phép đo trở nên đơn giản hơn nhiều. Và thứ ba, phương pháp này miễn nhiễm với sự phá vỡ ngẫu nhiên của MBL. Trong MBL dựa trên rối loạn thông thường, hiệu số ngẫu nhiên của các má lúm đồng tiền cần phải lớn. Nếu không, bản địa hóa có thể bị hỏng ở một số điểm và lây nhiễm cho cả lô. Với độ nghiêng êm, không có rủi ro như vậy.

Điều này mở ra khả năng sử dụng bản địa hóa nhiều phần thân để tạo ra một bộ nhớ mạnh mẽ. MBL có thể giúp duy trì thông tin lượng tử trong các máy tính lượng tử trong tương lai hoặc giúp bảo tồn những điều tò mò như tinh thể thời gian hoặc pha cấu trúc liên kết.

Trong năm ngoái, hai thí nghiệm khác thực hiện phương pháp này đã được báo cáo. Nhóm của H. Wang ở Hàng Châu, Trung Quốc đã thiết lập nó bằng cách sử dụng qubit siêu dẫn , và nhóm của Monika Aidelburger ở Munich, Đức đã biến điều đó thành hiện thực với các nguyên tử siêu lạnh.

William Morong, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại JQI và là tác giả chính của công trình này, cho biết: “Có rất nhiều chủ đề được chia sẻ giữa ba bài báo của chúng tôi, và tôi muốn nói rằng tất cả chúng cùng đưa ra một bức tranh hoàn chỉnh hơn về hiện tượng đó. “

Tuy nhiên, nhóm JQI là nhóm duy nhất chứng minh một đặc tính quan trọng khác của sự bản địa hóa nhiều cơ thể: sự lan truyền chậm của sự vướng víu giữa các ion của chúng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng một kỹ thuật được điều chỉnh từ hình ảnh cộng hưởng từ hạt nhân để đo tốc độ bò mà sự vướng víu lan rộng trên các nguyên tử của chúng, một dấu hiệu của MBL.

Morong nói: “Tôi nghĩ rằng công trình của chúng tôi cho thấy những tiến bộ thú vị đã đạt được trong các nền tảng mô phỏng lượng tử hiện đại. mô tả một số hiệu ứng thú vị xuất hiện trong một hệ thống cụ thể, lập trình các lực mà chúng ta cần để tạo ra hiệu ứng này cho chính mình, và đo lường các dấu hiệu tinh tế trong rối lượng tử giữa các hạt mà chỉ được tiết lộ khi bạn có thể quan sát từng hạt riêng lẻ. “

Theo: Phys.

Related Articles

Để lại một bình luận