Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Satu kajian baru meramalkan kesan Goldilocks kuantum

Anonim

Sama seperti cerita kanak-kanak Goldilocks dan Tiga Bears yang terkenal, sesuatu yang baik berlaku apabila perkara dilakukan secara sederhana, dan bukannya dalam keadaan ekstrem. Sekarang kajian baru telah menerjemahkan "tidak terlalu panas atau terlalu sejuk, tepat" kepada dunia kuantum dan penjanaan kuantum entanglement - yang mengikat dalam dan antara perkara dan cahaya - dan menunjukkan bahawa alam semesta bermula "tidak terlalu cepat atau terlalu lambat. "

iklan


Dengan mengkaji sistem yang pasangannya penting dan ringan bersama-sama, seperti alam semesta itu sendiri, penyelidik kini mendapati bahawa menyeberang peralihan fasa kuantum pada kelajuan pertengahan menjana struktur paling kaya dan paling kompleks. Struktur sebegitu menyerupai "kecacatan" dalam ruang yang lancar dan kosong. Penemuan ini diterbitkan dalam Kajian Fizikal A, jurnal utama Persatuan Fizikal Amerika.

"Penemuan kami menunjukkan bahawa alam semesta 'dimasak' pada kelajuan yang tepat, " kata Neil Johnson, profesor fizik di University of Miami College of Arts & Sciences dan salah seorang pengarang kajian. "Kertas kami menyediakan model mudah yang dapat direalisasikan dalam makmal pada cip, untuk meneroka bagaimana struktur kecacatan itu berkembang sebagai kelajuan perubahan memasak."

Misteri besar mengenai asal-usul alam semesta adalah bagaimana kluster bintang, sistem planet, galaksi, dan objek lain yang kita lihat sekarang berjaya berubah dari apa-apa. Terdapat kepercayaan yang meluas dalam komuniti saintifik bahawa kelahiran struktur di alam semesta terletak pada persimpangan peralihan fasa kuantum dan semakin cepat peralihan diseberang, semakin banyak struktur yang dihasilkannya. Penemuan semasa bercanggah dengan kepercayaan itu.

Kajian ini memberi penerangan baru mengenai cara menjana, mengawal, dan memanipulasi kelonggaran kuantum, kerana kecacatan itu mengandungi kluster-kluster kuantum semua ukuran. Penemuan ini memegang kunci generasi baru teknologi futuristik - khususnya, pengkomputeran kuantum ultrafast, kriptografi kuantum ultrasafe, metrologi kuantum ketepatan tinggi, dan juga kuantum teleportasi maklumat.

"Kelonggaran kuantum adalah seperti 'bitcoin' yang membiayai alam semesta dari segi interaksi dan maklumat, " kata Johnson. "Ia adalah sos sihir yang menyatukan semua benda di alam semesta, termasuk cahaya dan benda."

Di dunia sehari-hari, bahan boleh menjalani peralihan fasa pada suhu yang berbeza; Sebagai contoh, air akan beralih ke ais atau wap apabila cukup sejuk atau panas. Tetapi di dunia kuantum, sistem ini boleh menjalani peralihan fasa pada suhu sifar mutlak, hanya dengan menukar jumlah interaksi antara cahaya dan perkara. Peralihan fasa ini menghasilkan kelemahan kuantum dalam proses tersebut.

Johnson suka membandingkan kemunculan struktur ringan, kerana peralihan fasa kuantum diseberang, dengan cara benjolan bubur keluar dari "apa-apa, " apabila anda memanaskan susu dan oat.

"Jika anda menyeberang peralihan pada kelajuan yang betul (masak pada kelajuan yang betul), struktur (ketulan) yang kelihatan jauh lebih rumit - lebih 'lazat' - daripada ketika menyeberang cepat atau lambat, " kata Johnson. "Oleh kerana ia adalah peralihan fasa kuantum yang disebelah, struktur yang muncul mengandungi rumpun-rumpun kuantum."

Hasil kajian, yang berjudul "Pelarasan ringan dinamik yang dipertingkatkan dari pemanduan tidak terlalu cepat atau terlalu lambat, " adalah mantap untuk pelbagai saiz sistem, dan kesannya dapat direalisasikan menggunakan setup eksperimen yang ada di bawah keadaan yang realistik. OL Acevedo, dari Universidad de los Andes, Colombia, adalah pengarang pertama kajian ini. Pengarang bersama lain dari Universidad de los Andes adalah L. Quiroga dan FJ Rodriguez.

"Memahami kelainan kuantum dalam sistem perkara ringan boleh dibilang masalah asas dalam fizik, " kata Johnson.

Kertas semasa membuka saluran penyiasatan novel di kawasan ini. Di samping itu, ia memberikan satu peluang yang unik untuk mereka bentuk dan membina sistem nanostruktur baru yang memanfaatkan dan memanipulasi kesan melintang kuantum. Para penyelidik kini melihat kepada syarat-syarat yang tepat yang diperlukan oleh para eksperimental untuk melihat kesan penglihatan kuantum yang dipertingkatkan yang mereka ramalkan.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Universiti Miami . Asal ditulis oleh Marie Guma-Diaz. Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.