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用网球拍进入量子世界

时间:2019/2/11 9:28:16 点击:

  核心提示:   量子技术被视为一种重要的面向未来的技术:比传统电子产品更小,更快,性能更高。然而,利用量子效应很困难,因为自然界最小的构建块具有与我们日常生活中所知的特性截然不同的特性。一个国际研究团队现已成功...

  量子技术被视为一种重要的面向未来的技术:比传统电子产品更小,更快,性能更高。然而,利用量子效应很困难,因为自然界最小的构建块具有与我们日常生活中所知的特性截然不同的特性。一个国际研究团队现已成功地从经典力学的效果中提取出量子的容错操纵。

用网球拍进入量子世界

  网球拍在空中的运动有助于预测量子的行为。“利用经典物理学的类比,我们可以更有效地设计和说明量子世界中现象的控制元素,”慕尼黑工业大学(TUM)化学系教授Stefan Glaser说。

  “迄今为止,控制量子的性质并在技术过程中使用它们已经证明是困难的,因为量子符合他们自己的规律,这通常超出我们的想象,”科学家解释说。“因此,安全网络,高灵敏度测量设备和超快速量子计算机等可能的应用仍处于起步阶段。”

  “通过影响粒子通过电磁场的行为以技术方式利用量子效应需要最快的方法来开发容错控制序列,”格拉泽说。“到目前为止,大多数方法都建立在非常复杂的计算过程之上。”

  与国际物理学家,化学家和数学家团队一起,研究人员现在发现了一种意想不到的,有前途的和新颖的方法:使用网球拍效应,这是经典力学中众所周知的现象,通过电磁一致改变量子自旋控制命令可以可视化。

  网球拍效果描述了当一个人将网球拍扔到空中同时绕一个轴旋转时会发生什么。当球拍围绕其横向轴线旋转时,出现了令人惊讶的效果:除了围绕其横向轴线度旋转之外,球拍几乎总是围绕其纵向轴线度翻转。当球拍被抓住时,初始底侧将朝上。

  “负责这种影响的是折腾期间的微小偏差和扰动,以及沿不对称体的三个轴的不同惯性矩。通过将书或手机扔到空中也可以观察到这种效果 - 以便更好地衡量柔软的床上用品 - 而不是网球拍,“格拉泽解释说。最长和最短的轴是稳定的。然而,在网球拍的情况下,中间轴,横向轴线是不稳定的,甚至微小的搅动也可以可靠地触发额外的180度旋转。

  Quanta也具有角动量,称为旋转。这可以通过施加电磁场来影响。“这种量子技术的目的是以有针对性的方式改变自旋的方向,从而最大限度地减少由小扰动引起的误差,”Glaser说。

  “在自由旋转物体和控制量子现象的经典物理几何特性之间发现的数学类比现在可用于优化量子态的电磁控制,”共同作者Dominique Sugny教授总结道。与法国勃艮第大学一样,这些科学家在TUM的高级研究所担任Hans Fischer研究员。

  利用核自旋的测量结果,该团队可以通过实验证明网球拍效果确实提高了散射序列的稳健性。他们现在已将结果发表在“ 科学报告 ” 杂志上。

  “基于这些研究成果,我们现在可以开发更有效的数学模型,以便在控制量子处理器时避免错误,”Glaser补充道。“基于经典物理学中众所周知的现象,我们不仅能够可视化量子技术中可靠控制序列的发展,还能显着加速它们的发展。”

Tags:网球拍 
作者:不详 来源:网络
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