quantum superposition

kwantumfysika

La quantum superposition It is in konsept dat hieltyd mear heard wurdt. Dit eigendom fan 'e natuer wurdt brûkt yn' e sieden fan kwantumkompjûters, kwantumteleportaasje, en it kwantumynternet. D'r binne lykwols in protte minsken dy't net goed witte fan kwantumsuperposysje en it klinkt har Sineesk.

Yn dit artikel sille wy jo fertelle wat kwantumsuperposysje is, har skaaimerken en belang.

Wat is quantum superposition

kwantumdestillaasje

Quantum superposition is in fûnemintele prinsipe fan kwantummeganika dat it drukt it simultane bestean út fan in fysyk systeem, lykas in elektroan, yn al syn mooglike teoretyske steaten. As observearre, kin it allinich "ynstoarte" yn ien fan dizze konfiguraasjes. Dizze "freeze" is willekeurich, mar is basearre op 'e wetten fan kâns.

Ien manier om kwantum-superposysje te begripen, teminsten op in ferienfâldige manier, is te tinken dat in dieltsje tagelyk yn twa opwûne steaten kin wêze, mar ienris observearre lit it mar ien fan har sjen. Sa wurdt superposysje in protte brûkt yn quantum computing. In "qubit" as qubit kin sawol de wearden 0 as 1 nimme; oars as in bytsje, moat in bit 0 of 1 wêze.

Dizze tastân fan kwantumsuperposysje is it gefolch fan in teoretysk foarstel fan 'e Frânske hartoch Louis de Broglie, dy't yn 1924 foarstelde dat elektroanen gjin dieltsjes binne, mar weagen. Dat is, elektroanen binne gjin "ballen" fan matearje mei klassike ynteraksjes (lykas botsingen tusken biljertballen), mar weagen dy't troch de romte reizgje. Dit is echt.

Quantum superposysje fan elektroanen

quantum superposition

As wy elektroanen foarstelle as "ballen", jout de som fan ien plus de oare ús in falsk idee fan hoe't matearje him gedraacht, om't wy ús foarstelle dat se opsteapele binne as ballen. Guon binne boppe, guon binne ûnder, en guon binne oan 'e kanten. De matearje wurket lykwols net sa op it kwantumnivo, allinich op it makroskopysk nivo. Dat is fan ús.

It ferskynsel fan quantum superposition is makliker te begripen sûnt de opfetting dat matearje gedraacht as weagen. Oars as matearje kinne weagen oerlappe. Op kwantumnivo gedraacht matearje him as wellen, en der bart wat nijsgjirrichs: matearje kin oan elkoar "taheakje".

In nijsgjirrige analogy kin sjoen wurde yn 'e natuer. De folgjende ôfbylding lit de rimpelingen sjen litte troch wetterdruppels op it oerflak fan it wetter. It is in sirkelfoarmige welle dy't lâns in oerflak ferspraat. Elkenien dy't oait in stien yn in mar smiten hat, sil dat witte. Yn prinsipe is elke welle ûnôfhinklik.

Welle-superposysje komt lykwols foar as twa weagen gearfalle. Dat is, foegje of subtract harren grutten. As de beide richels byinoar komme, komt it wetter tige heech. Wêr't twa dellingen binne, sjogge wy depresjes. As de pieken gearfalle mei de dellingen, sil de som fan 'e weagen resultearje yn annulaasje.

Wellen en quantum superposition

quantum superposysje fan atomen

As elektroanen wellen binne dy't troch de romte bewegen, kinne har weagen dingen dwaan lykas wat yn wetter ferskynt. It ferskynsel is folle komplisearre, mar hjir is in manier om it te ferienfâldigjen. Mar de fraach dy't in protte soargen is: wêr binne de elektroanen?

Neffens de wetten fan 'e kwantummeganika, quantum superposition kin foarkomme oant de dieltsjes wurde waarnommen. Dan falt de golffunksje (dejinge dy't de kâns beskriuwt dat in dieltsje ien of oare steat hat, sa't wy systemen fan dieltsjes fertsjintwurdigje) ynstoart of wurdt definiearre as in mear spesifike wellefunksje.

Hoewol net folslein korrekt, kin de folgjende analogy brûkt wurde. In heliumballon driuwt yn in tsjustere keamer. Earste, it is ûnmooglik om krekt te witten wêr't de ballon is, om't der tige yngewikkelde luchtstreamen binne dy't de ballon fan de iene nei de oare kant ferpleatse. It is mooglik om te bepalen de kâns dat de ballon leit op ien of oare plak. Dit is har golffunksje.

Hoe witsto wêr't it no is? Hoe meitsje de golffunksje "ynstoarten"? In eksperimint dat dien wurde kin is darts te smiten. As de pylk giet dêr't de ballon net is, hearre wy gjin lûd. As de pylk lykwols troch de ballon giet, hearre wy in eksploazje. De konklúzje is: de ballon sil bepale syn posysje nettsjinsteande oft de pylk rekket it of net. Dat is, it sil "ynstoarten" yn fysike sin en ûntdekke wêr't it is.

Hoewol it net in perfekte analogy is, helpt it ballonfoarbyld om te begripen hoe't elektroanen tagelyk kinne wurde ferdield yn in bepaalde regio fan 'e romte, en hoe't allinich as jo it sjogge kinne jo fertelle wat it is.

Utility hjoed

As dit pân sa nijsgjirrich is, is it om't it koe wurde brûkt om kwantumkompjûters te bouwen. Yn 2016, in team fan ûndersikers profitearre fan de kwantum eigenskippen fan matearje, ynklusyf superposition steaten, te skeakeljen lange-ôfstân oerdracht fan ynformaasje.

En 2017, in oar team mei súkses teleportearre in kwantum steat tusken twa ferbûn knopen. Yn 2022 wist in groep ûndersikers in kwantumstatus te teleportearjen tusken twa loskeppele knooppunten troch it feit dat de knooppunten fan Alice, Bob en Charlie ien foar ien ferbûn wiene. Troch dizze eksperiminten is it mooglik om in betrouberer ynternet te bouwen

Op it stuit ûndersiikje wittenskippers manieren om te profitearjen fan dit pân om problemen op te lossen dy't heul lestich of sels ûnmooglik wêze kinne om mei klassike kompjûters oan te pakken. Yn in kwantumkomputer wurde de klassike bits (0 of 1) ferfongen troch qubits, dy't se kinne yn oerlaap wêze, wat betsjut dat se tagelyk 0 en 1 kinne fertsjintwurdigje. Hjirmei kin de kwantumkomputer meardere oplossingen tagelyk ferkenne, wat resulteart yn enoarm potensjeel foar it oplossen fan komplekse problemen yn gebieten lykas kryptografy, materialensimulaasje en optimalisaasje.

In oare yntrigearjende applikaasje is feilige kwantumkommunikaasje. Troch it eigendom fan kwantumsuperposysje wurdt elke besykjen om te bemuoien mei de oerdroegen ynformaasje fuortendaliks ûntdutsen, wat kin liede ta praktysk ûntrochsichtbere kommunikaasjesystemen en soargje foar de privacy fan ynformaasje.

Ik hoopje dat jo mei dizze ynformaasje mear kinne leare oer kwantumsuperposysje, har skaaimerken en nut.


Wês de earste om kommentaar

Lit jo reaksje efter

Jo e-mailadres wurdt net publisearre. Ferplichte fjilden binne markearre mei *

*

*

  1. Ferantwurdlik foar de gegevens: Miguel Ángel Gatón
  2. Doel fan 'e gegevens: Control SPAM, kommentaarbehear.
  3. Legitimaasje: jo tastimming
  4. Kommunikaasje fan 'e gegevens: De gegevens wurde net oan tredden kommunisearre, útsein troch wetlike ferplichting.
  5. Gegevensopslach: Databank hoste troch Occentus Networks (EU)
  6. Rjochten: Op elk momint kinne jo jo ynformaasje beheine, herstelle en wiskje.