Server sync... Block time in database: 1571264826, server time: 1571324460, offset: 59634

Квантовый физик с Кот Шрёдингера.


image.png

Физики могут предсказать скачки кота Шредингера (и, наконец, спасти его)

Исследователи Йельского университета выяснили, как поймать и спасти знаменитую кошку Шредингера, символ квантовой суперпозиции и непредсказуемости, предвидя ее скачки и действуя в режиме реального времени, чтобы спасти ее от пресловутой гибели. В процессе они опрокидывают годы основополагающей догмы в квантовой физике.

Это открытие позволяет исследователям установить систему раннего предупреждения о неизбежных скачках искусственных атомов, содержащих квантовую информацию. Исследование, объявляющее об открытии, появилось в интернет-издании журнала Nature от 3 июня .

Кот Шредингера - известный парадокс, используемый для иллюстрации концепции суперпозиции - способности двух противоположных состояний существовать одновременно - и непредсказуемости в квантовой физике. Идея состоит в том, что кошка помещается в запечатанную коробку с радиоактивным источником и ядом, который сработает, если атом радиоактивного вещества распадется. Теория суперпозиции квантовой физики предполагает, что до тех пор, пока кто-то не откроет коробку, кошка жива и мертва, суперпозиция состояний. Открытие ящика для наблюдения за кошкой заставляет ее внезапно менять свое квантовое состояние случайным образом, заставляя ее быть либо мертвой, либо живой.

Квантовый скачок - это дискретное (не непрерывное) и случайное изменение состояния при его наблюдении.

Эксперимент, выполненный в лаборатории Йельского профессора Мишеля Деворета и предложенный ведущим автором Златко Миневым , впервые рассматривает фактическую работу квантового скачка. Результаты показывают удивительное открытие, которое противоречит установленной точке зрения датского физика Нильса Бора - скачки не являются ни резкими, ни случайными, как считалось ранее.

Для крошечного объекта, такого как электрон, молекула или искусственный атом, содержащий квантовую информацию (известную как кубит), квантовый скачок - это внезапный переход из одного из его дискретных энергетических состояний в другое. При разработке квантовых компьютеров исследователи должны иметь дело с скачками кубитов, которые являются проявлением ошибок в расчетах.

Загадочные квантовые скачки были теоретизированы Бором сто лет назад, но не наблюдались вплоть до 1980-х годов в атомах.

« Эти скачки происходят каждый раз, когда мы измеряем кубит», - сказал Деворет, профессор прикладной физики и физики им. Ф. В. Бейнеке в Йельском университете и член Йельского квантового института. «Квантовые скачки, как известно, непредсказуемы в долгосрочной перспективе».

« Несмотря на это, - добавил Минев, - мы хотели узнать, можно ли получить предварительный сигнал о том, что прыжок должен произойти в ближайшее время».

Минев отметил, что эксперимент был вдохновлен теоретическим предсказанием профессора Говарда Кармайкла из Оклендского университета, пионера квантовой теории траекторий и соавтора исследования.

В дополнение к его фундаментальному влиянию, открытие является потенциальным важным достижением в понимании и контроле квантовой информации. Исследователи говорят, что надежное управление квантовыми данными и исправление ошибок по мере их возникновения является ключевой проблемой в разработке полностью полезных квантовых компьютеров.

Йельская команда использовала особый подход для косвенного мониторинга сверхпроводящего искусственного атома, когда три микроволновых генератора излучают атом, заключенный в трехмерную полость из алюминия. Двойной косвенный метод контроля, разработанный Minev для сверхпроводящих цепей, позволяет исследователям наблюдать атом с беспрецедентной эффективностью.

Микроволновое излучение вызывает возбуждение искусственного атома, что приводит к квантовым скачкам. Крошечный квантовый сигнал этих скачков может быть усилен без потерь до комнатной температуры. Здесь их сигнал можно отслеживать в режиме реального времени. Это позволило исследователям увидеть внезапное отсутствие детектирующих фотонов (фотонов, испускаемых вспомогательным состоянием атома, возбуждаемого микроволнами); это крошечное отсутствие является предварительным предупреждением о квантовом скачке.

« Прекрасный эффект, демонстрируемый этим экспериментом, заключается в увеличении когерентности во время прыжка, несмотря на его наблюдение», - сказал Деворет. Минев добавил: «Вы можете использовать это, чтобы не только поймать прыжок, но и обратить его вспять».

Это важный момент, считают исследователи. В то время как квантовые скачки кажутся дискретными и случайными в долгосрочной перспективе, изменение квантового скачка означает, что эволюция квантового состояния имеет, отчасти, детерминистский, а не случайный характер; прыжок всегда происходит таким же, предсказуемым образом из его случайной начальной точки.

« Квантовые скачки атома в некоторой степени аналогичны извержению вулкана», - сказал Минев. «Они абсолютно непредсказуемы в долгосрочной перспективе. Тем не менее, при правильном мониторинге мы можем с уверенностью обнаружить заблаговременное предупреждение о надвигающейся катастрофе и действовать на нее до того, как она произошла.

Дополнительные соавторы исследования: Роберт Шоелкопф, Шантану Мундхада, Шьям Шанкар и Филипп Рейнхольд, все из Йельского университета; Рикардо Гутьеррес-Яуреги из Оклендского университета; и Мазьяр Миррахими из Французского института исследований в области компьютерных наук и автоматизации.

Исследование было поддержано Исследовательским отделом армии США.

Новое исследование - последний шаг в квантовой исследовательской работе Йельского университета. Йельские ученые находятся на переднем крае усилий по разработке первых полностью полезных квантовых компьютеров и сделали новаторскую работу в области квантовых вычислений со сверхпроводящими цепями.


Comments 11


Фонд БОД сделал репост.
Ваше творчество в ленте.
Наша лента в telegram.
:)

11.06.2019 16:43
0

Какой умный пост! Я ничегошеньки не понял. Но автору - респект!

11.06.2019 17:09
0

@nikulinsb спасибо :)
Если срвсем кратко то смысл в том что случайности не случайны. И как на случайности повлиять так, чтобы получить нужный результат. Вроде как получили что-то положительное, что-то ещё открыли :) Познание мира бесконечный процесс

12.06.2019 08:50
0

@sptd Мне неудобно спорить с дамой (так на авотаре) - ещё Козьма Прутков это не рекомендовал и всячески предостерегал но, как бывший инженер, которому умные люди читали курс теории вероятностей, немного недоумеваю. Вот ваш чудесный тезис - "Случайности не случайны". Вы пробовали сами провести простейший опыт с целью предугадать - что выпадет - орёл или решка? Или как-то на это повлиять? А потом уже высказываться...

12.06.2019 10:08
0

@nikulinsb так это не я, а в статье так написали) я правда глубоко не копала тут - поверхностно их мысль в этом , я так думаю
да - предугадать что выпадет сложно, практически невозможно) но статистика говорит что 50 на 50 вроде))
а следовательно предугадать можно - на длительном интервале

вот же пишется в статье -
мы хотели узнать, можно ли получить предварительный сигнал о том, что прыжок должен произойти в ближайшее время».

Исследователи говорят, что надежное управление квантовыми данными и исправление ошибок по мере их возникновения является ключевой проблемой в разработке полностью полезных квантовых компьютеров.

«Вы можете использовать это, чтобы не только поймать прыжок, но и обратить его вспять».

Это важный момент, считают исследователи. В то время как квантовые скачки кажутся дискретными и случайными в долгосрочной перспективе, изменение квантового скачка означает, что эволюция квантового состояния имеет, отчасти, детерминистский, а не случайный характер; прыжок всегда происходит таким же, предсказуемым образом из его случайной начальной точки.

<<< Я честно говоря поняла только в общем)) Что они сами понимают в том что пишут я уж и не знаю даже))

12.06.2019 11:53
0

@sptd "да - предугадать что выпадет сложно, практически невозможно) но статистика говорит что 50 на 50 вроде)) а следовательно предугадать можно - на длительном интервале" - типично женский взгляд на вероятность. Открою вам секрет - вероятностное событие памяти не имеет, и если перед этим выпало 999 раз орёл, то вероятность того, что в тысячный раз выпадет решка, - такая же, как и первый раз, а именно - 1/2. Не более (но и не менее). Поэтому - сколько раз вы бы ни кидали монетку - угадать, что выпадет в этот конкретный раз - невозможно (если, конечно - вы не шулер). И никакие научные теории на этот счёт веры не вызывают, пока авторы не сядут и не продемонстрируют это на примере - подбрасывая монетку. Это очень просто, но может, поэтому - не все этому верят. Но проверить это очень легко, и даже не нужно никаких дорогих и мощных синхрофазотронов...

12.06.2019 12:01
0

@nikulinsb ну почему же, вероятность увеличивается
Если известно что фифти фифти на длительном периоде то подсчитывают сколько уже произошло, они вычитаются и вероятность что произойдёт желаемое увеличивается.
Это и наука о вероятностях учитывпет
Помню когда дочка при подготовке к эге про вероятность задачки решала.

12.06.2019 12:43
0

@sptd Простите, вы меня так и не поняли. Ну, не важно.

12.06.2019 13:11
0

@nikulinsb да, каждый о своем)) у каждого свои представления о событии. Тем более что не совсем понятно чего хотят получить сами авторы исследований.

Я в общем то говорю что некоторые события повторяются, имеют определенные колебания. Например известные экономические циклы Кондтратьева - так называемые колебания роста и спада - примерно как синусоида

из вики Циклы Кондратьева — периодические циклы сменяющихся подъёмов и спадов современной мировой экономики продолжительностью 48—55 лет, описанные в 1920-е годы Николаем Кондратьевым

т.е. получается у нас вероятность попасть к следующему циклу не ранее чем через 50 лет (10 лет сдвиг - достаточно большой диапазон для человеческой жизни :) )

мне показалось что в данном случае исследования ученые хотят предсказать более точное предсказание конкретному лицу - т.е. уменьшить интервал 10 лет до минимума и ее возможность

у любого цикла имеются подциклы и т.д. потому как у каждого цикла есть подциклы - забыла слово как называется. это когда увеличиваешь картинку берега моря и оказывается видишь тоже самое - все это вложено друг в друга

12.06.2019 14:38
0

FOLLOWBACK

@upgolosbot up!
@vik 100%
@djimirji up!
@urri123456 up!
@apnigrich up!
call @tr1n1t1
@servobot go!
@kirk 100%
Смотри J75 у @jackvote!

15.06.2019 11:54
0