mbivendosje kuantike

fizika kuantike

La mbivendosje kuantike Është një koncept që po dëgjohet gjithnjë e më shumë. Kjo veti e natyrës po përdoret në farat e kompjuterëve kuantikë, teleportimit kuantik dhe internetit kuantik. Megjithatë, ka shumë njerëz që nuk dinë mirë mbi mbivendosjen kuantike dhe atyre u duket kineze.

Në këtë artikull do t'ju tregojmë se çfarë është mbivendosja kuantike, karakteristikat dhe rëndësia e tij.

Çfarë është superpozicioni kuantik

distilimi kuantik

Mbivendosje kuantike është një parim themelor i mekanikës kuantike që ai shpreh ekzistencën e njëkohshme të një sistemi fizik, siç është një elektron, në të gjitha gjendjet e tij të mundshme teorike. Kur vëzhgohet, ai mund të "shembet" vetëm në një nga këto konfigurime. Ky "ngrirje" është i rastësishëm, por bazohet në ligjet e probabilitetit.

Një mënyrë për të kuptuar mbivendosjen kuantike, të paktën në një mënyrë të thjeshtuar, është të mendosh se një grimcë mund të jetë në dy gjendje të ngacmuara në të njëjtën kohë, por pasi të vëzhgohet ajo zbulon vetëm njërën prej tyre. Kështu, mbivendosja përdoret gjerësisht në llogaritjen kuantike. Një "qubit" ose qubit mund të marrë të dyja vlerat 0 dhe 1; ndryshe nga një bit, një bit duhet të jetë ose 0 ose 1.

Kjo gjendje e mbivendosjes kuantike është rezultat i një propozimi teorik nga Duka francez Louis de Broglie, i cili propozoi në 1924 se elektronet nuk janë grimca, por valë. Kjo do të thotë, elektronet nuk janë "topa" të materies me ndërveprime klasike (të tilla si përplasjet midis topave të bilardos), por valë që udhëtojnë nëpër hapësirë. Kjo eshte e vertete.

Mbivendosje kuantike e elektroneve

mbivendosje kuantike

Nëse i imagjinojmë elektronet si "topa", shuma e njërit plus tjetrit na jep një ide të rreme se si sillet materia sepse i imagjinojmë ato të grumbulluara si topa. Disa janë lart, disa janë poshtë dhe disa janë anash. Megjithatë, materia nuk funksionon në atë mënyrë në nivelin kuantik, vetëm në nivelin makroskopik. Kjo është e jona.

Fenomeni i mbivendosjes kuantike është më i lehtë për t'u kuptuar që pikëpamja se materia sillet si valë. Ndryshe nga materia, valët mund të mbivendosen. Në nivelin kuantik, materia sillet si valë, dhe diçka interesante ndodh: materia mund të "shtohet" me njëra-tjetrën.

Një analogji interesante mund të vërehet në natyrë. Imazhi i mëposhtëm tregon valët e lëna nga pikat e ujit në sipërfaqen e ujit. Është një valë rrethore që përhapet përgjatë një sipërfaqeje. Kushdo që ka hedhur ndonjëherë një gur në një liqen, do ta dijë këtë. Në parim, çdo valë është e pavarur.

Sidoqoftë, mbivendosja e valës ndodh sa herë që dy valë përkojnë. Kjo do të thotë, shtoni ose zbritni madhësitë e tyre. Kur takohen dy kreshtat, uji ngrihet shumë lart. Aty ku ka dy lugina, shohim depresione. Nëse majat përkojnë me luginat, shuma e valëve do të rezultojë në anulim.

Valët dhe mbivendosja kuantike

mbivendosje kuantike e atomeve

Nëse elektronet janë valë që lëvizin nëpër hapësirë, valët e tyre mund të bëjnë gjëra të ngjashme me ato që shfaqen në ujë. Fenomeni është shumë më i ndërlikuar, por ja një mënyrë për ta thjeshtuar atë. Por pyetja që shqetëson shumë është: ku janë elektronet?

Sipas ligjeve të mekanikës kuantike, mbivendosja kuantike mund të ndodhë derisa të vëzhgohen grimcat. Pastaj funksioni valor (ai që përshkruan probabilitetin që një grimcë të ketë një gjendje ose një tjetër, që është mënyra se si ne përfaqësojmë sistemet e grimcave) shembet ose përkufizohet si një funksion valor më specifik.

Megjithëse nuk është plotësisht e saktë, mund të përdoret analogjia e mëposhtme. Një tullumbace me helium noton në një dhomë të errët. Së pari, është e pamundur të dihet saktësisht se ku ndodhet baloni sepse ka flukse ajri shumë të komplikuara që e lëvizin balonin nga njëra anë në tjetrën. Është e mundur të përcaktohet probabiliteti që baloni të jetë i vendosur në një vend ose në një tjetër. Ky është funksioni i tij valor.

Si e dini se ku është tani? Si ta bëni funksionin valor të "kolapsit"? Një eksperiment që mund të bëhet është hedhja e shigjetave. Nëse shigjeta shkon aty ku nuk është tullumbace, ne nuk dëgjojmë asnjë zë. Megjithatë, nëse shigjeta kalon nëpër tullumbace, dëgjojmë një shpërthim. Përfundimi është: balona do të përcaktojë pozicionin e saj pavarësisht nëse shigjeta e godet atë apo jo. Kjo do të thotë, do të "shembet" në një kuptim fizik dhe do të zbulojë se ku është.

Ndonëse nuk është një analogji e përsosur, shembulli i balonës ndihmon për të kuptuar se si elektronet mund të shpërndahen në një zonë të caktuar të hapësirës në të njëjtën kohë, dhe se si vetëm kur e shikoni atë mund të dalloni se çfarë është.

Shërbimet sot

Nëse kjo veti është kaq interesante, është sepse mund të përdoret për të ndërtuar kompjuterë kuantikë. Në vitin 2016, një ekip studiuesish përfituan nga vetitë kuantike të materies, duke përfshirë gjendjet e mbivendosjes, për të mundësuar transmetimin e informacionit në distanca të gjata.

Në 2017 një ekip tjetër teleportoi me sukses një gjendje kuantike midis dy nyjeve të lidhura. Në vitin 2022, një grup studiuesish arritën të teleportonin një gjendje kuantike midis dy nyjeve të shkëputura falë faktit se nyjet e Alice, Bob dhe Charlie ishin të lidhura një nga një. Nëpërmjet këtyre eksperimenteve, është e mundur të ndërtohet një Internet më i besueshëm

Aktualisht, shkencëtarët po eksplorojnë mënyra për të përfituar nga kjo pronë për të zgjidhur probleme që do të ishin shumë të vështira apo edhe të pamundura për t'u trajtuar me kompjuterët klasikë. Në një kompjuter kuantik, bitet klasike (0 ose 1) zëvendësohen me kubit, të cilët ato mund të jenë në mbivendosje, që do të thotë se mund të përfaqësojnë 0 dhe 1 në të njëjtën kohë. Kjo i lejon kompjuterit kuantik të eksplorojë zgjidhje të shumta në të njëjtën kohë, duke rezultuar në një potencial të madh për zgjidhjen e problemeve komplekse në fusha të tilla si kriptografia, simulimi i materialeve dhe optimizimi.

Një tjetër aplikim intrigues është komunikimi kuantik i sigurt. Për shkak të vetive të mbivendosjes kuantike, zbulohet menjëherë çdo përpjekje për të ndërhyrë në informacionin e transmetuar, gjë që mund të çojë në sisteme komunikimi praktikisht të padepërtueshme dhe të sigurojë privatësinë e informacionit.

Shpresoj që me këtë informacion të mund të mësoni më shumë për mbivendosjen kuantike, karakteristikat dhe dobinë e tij.


Lini komentin tuaj

Adresa juaj e emailit nuk do të publikohet. Fusha e kërkuar janë shënuar me *

*

*

  1. Përgjegjës për të dhënat: Miguel Ángel Gatón
  2. Qëllimi i të dhënave: Kontrolloni SPAM, menaxhimin e komenteve.
  3. Legjitimimi: Pëlqimi juaj
  4. Komunikimi i të dhënave: Të dhënat nuk do t'u komunikohen palëve të treta përveç me detyrim ligjor.
  5. Ruajtja e të dhënave: Baza e të dhënave e organizuar nga Occentus Networks (BE)
  6. Të drejtat: Në çdo kohë mund të kufizoni, rikuperoni dhe fshini informacionin tuaj.