В алмазе увидели квантовый эффект Зенона

В алмазе увидели квантовый эффект Зенона

Древнегреческий мыслитель и математик Зенон Элейский известен своими логическими парадоксами. Один из них — Стрела Зенона — звучит следующим образом: "Летящая стрела неподвижна, так как в каждый момент времени она занимает равное себе положение, то есть покоится; поскольку она покоится в каждый момент времени, то она покоится во все моменты времени, то есть не существует момента времени, в котором стрела совершает движение".

Эта апория легла в основу описания явлений в квантовой физике. Впервые парадокс летящей стрелы был переведён на язык физики в 1977 году, когда теоретики сформулировали принцип недостижимости точного измерения квантовой системы при условии постоянных наблюдений за ней.

Данная научная догма очень хорошо соотносится с главным принципом квантовой механики — неопределённостью Гейзенберга. Это фундаментальное неравенство описывает невозможность одинаково точно определить координату и импульс частицы.

Экспериментально квантовый эффект Зенона впервые наблюдали в 1989 году в охлаждённых лазером ионах, захваченных в ловушку магнитного и электрического полей.

Сегодня физик Олифер Бензон (Oliver Benson) и его коллеги из Берлинского университета имени Гумбольдта (Humboldt-Universität zu Berlin) представили результаты своего последнего эксперимента, в ходе которого они увидели квантовый эффект Зенона в кристалле алмаза.

Напомним, что алмазы уже несколько раз были признаны идеальным материалом для конструирования квантовых компьютеров.

Исследователи работали с так называемыми азото-замещёнными вакансиями (NV-центры) — дефектными участками в кристаллической решётке алмаза, где на месте атома углерода стоит атом азота, а рядом с ним находится пустое пространство.

Чтобы изменить магнитное состояние спина электрона, расположенного в NV-центре, физики направили на него микроволновое излучение. Затем они использовали лазерный луч для того, чтобы включить красную флуоресценцию. Это должно было помочь определить, в каком состоянии находится спин электрона в каждый отдельно взятый момент.

Но на этом этапе вступил в силу квантовый эффект Зенона: как только исследователи попытались таким образом рассмотреть NV-центр, оказалось, что колебание спина между двумя состояниями было нарушено.

"Увидеть эффект Зенона в кристаллической решётке алмаза — это лишь первый шаг. Дальше нужно будет научиться создавать квантовые логические вентили на основе алмазов", — говорит Бензон.

Квантовый аналог привычных логических вентилей устроен несколько сложнее. Информация хранится в квантовых состояниях носителей, таких как фотоны или азото-замещённые вакансии. Ранее искажающее картину воздействие окружающей среды не позволяло сохранить более нескольких кубитов (квантовых битов) информации за раз.

"Постоянное измерение состояний помогает защитить их от неконтролируемого распада и расширить объём сохраняемой информации", — поясняет Бензон.

Коллеги немецких физиков, не принимавшие участия в данной работе уверены, что алмазы действительно станут основой квантовых компьютеров в будущем. Однако они считают необходимым для начала выяснить наверняка, подчиняются ли дестабилизации колебаний спинов в NV-центрах законам квантовой механики.

О результатах своего исследования Бензон и его коллеги написали в статье, которую сегодня можно увидеть на сайте препринтов arXiv.org. Она уже принята к публикации в журнале Physical Review A, и вскоре с ней также можно будет ознакомиться в их интернет-версии.

Также по теме: Создан квантовый компьютер в алмазе  Физики впервые получили квантовую спутанность двух алмазов при комнатной температуре  Алмазный нанотермометр измерил температуру одной клетки  Самым точным в мире часам придумали ещё одно применение  Физики создали квантовую связь между фотонами, разделёнными временем и пространством   Ионный кристалл стал мощнейшим квантовым компьютером

vesti.ru

Похожие новости:
Физики управляли квантовой симметрией двухслойного графена
Ученые из США, Канады и Японии наблюдали дробный квантовый эффект Холла в двухслойном графене и показали возможность управления свойствами такого материала действием электрического поля. Свое исследование авторы опубликовали в статье в журнале Science. Физикам удалось при помощи электрического ..
2014-07-04 1556 0 Научные открытия
0
Физики построили квантовый компьютер в алмазе
Новое устройство содержит всего два кубита, но зато демонстрирует хорошую устойчивость. При этом кристалл работает при комнатной температуре. Последняя деталь будет очень важна, если исследователи когда-нибудь попытаются сделать квантовые компьютеры по-настоящему массовыми.  Физики из Нидерландов и США создали ..
2015-10-11 1858 0 Научные открытия
1
Физикам удалось обнаружить фотоны, не изменив их свойства
Квантовая теория гласит: невозможно измерить свойства частицы, не затронув при этом её квантового состояния. Этот постулат лежит в основе знаменитого принципа неопределённости Гейзенберга, который невозможно преодолеть на практике. Но новейшие исследования физиков показывают, что его можно в определённой степени… ..
2013-11-19 2086 0 Научные открытия
0
Открыт новый класс "нобелевских" материалов
Ученые обнаружили новый класс материалов, демонстрирующих гигантское магнетосопротивление (ГМС). Статья ученых появилась в журнале Angewandte Chemie International Edition, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе на сайте Национального института материаловедения. Эффект гигантского магнетосопротивления заключается в резком ..
2012-08-29 1482 0 Научные открытия
0
Исследование: квантовый компьютер получает новый толчок
Новое исследование в соавторстве с исследователем Калифорнийского университета из Санта-Барбары может дать дополнительный толчок магнитно-резонансной томографии («МРТ») на наноуровне и квантовому компьютеру, которые являются одними из достижений продвигающиеся всё ближе к пределам возможного, сообщает «WordScience». Данные результаты недавно появилась ..
2012-02-28 1566 0 Научные открытия
0
Американские физики реализовали квантовый алгоритм Шора
Американские физики из университета Санта Барбары сделали очередной шаг на пути создания полноценного квантового компьютера - они смогли полноценно реализовать квантовый алгоритм Шора на системе с тремя кубитами. Статья ученых вышла в Nature Physics, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.В ..
2012-08-20 1727 0 Научные открытия
0
Химик из МГУ помог пролить свет на теорию сверхпроводимости
Международной группе исследователей впервые удалось продемонстрировать, что распределение кислородных дефектов у сверхпроводящих купратов не является случайным, а показывает упорядоченное поведение, которое взаимодействует с волной зарядовой плотности. Статья на данную тему опубликована в журнале Nature, а коротко о ней сообщается в пресс-релизе ..
2015-09-19 2565 0 Научные открытия
-1
НАСА исследует на МКС рекордно холодный квантовый газ
Специалисты НАСА в условиях микрогравитации изучат ультрахолодный квантовый газ. Специалисты собираются исследовать материю при температурах, никогда ранее не наблюдаемых человеком, сообщается на сайте НАСА. Для этого на Международную космическую станцию (МКС) агентство собирается доставить соответствующее оборудование: ..
2014-09-30 1538 0 Научные открытия
-1
Создана первая масштабируемая реализация квантового алгоритма
Физики из Массачусетского технологического института в США и Инсбрукского университета в Австрии создали квантовый компьютер, который впервые допускает масштабирование при реализации квантового алгоритма Питера Шора. Исследование ученых опубликовано в журнале Science.Ученые спроектировали и построили квантовый компьютер из пяти атомов ..
2016-03-04 1453 0 Научные открытия
3
Квантовый алгоритм Шора впервые отмасштабировали
Физики из Массачусетского технологического института и Инсбрукского университета создали квантовый компьютер, допускающий масштабирование при выполнении алгоритма Шора. Статья ученых опубликована в журнале Science.Алгоритм Питера Шора — это квантовый алгоритм разложения чисел на простые множители, то есть факторизации. Суть ..
2016-03-05 1932 0 Научные открытия
1
Физики увидели «нанозвезды» на фоне «сверхпроводящей вселенной»
Российские физики вместе с французскими коллегами впервые увидели возбужденные состояния вокруг единичных магнитных атомов железа. Они обнаружили, что магнитные атомы создают возмущения, которые выглядят как осциллирующие «нанозвезды» на фоне «сверхпроводящей вселенной». Результаты своих исследований авторы ..
2015-10-13 1617 0 Научные открытия
-1
Состояние сверхпроводимости достигнуто при комнатной температуре
Открытие сверхпроводимости в 1911 году породило массу надежд на революцию в энергетике, большинство из которых постепенно рассеялось, поскольку необходимость использования сверхнизких температур — крайне неудобное и невыгодное условие. Конечно, со временем появились так называемые «высокотемпературные» сверхпроводники, но высокотемпературными ..
2014-12-11 3386 0 Научные открытия
2
Физики впервые увидели «отрицательное» преломление электронов
Физики из США и Японии впервые напрямую «увидели» преломление электронов под отрицательными углами — явление, аналогичное поведению света в средах с отрицательным коэффициентом преломления. Необычный физический эффект наблюдался в графене, слое графита толщиной в один атом. По словам ученых, с его помощью можно ..
2016-10-11 2107 0 Научные открытия
0
ТОП-5 экспериментов, чреватых вселенской катастрофой
Эти 5 научных экспериментов могут обернуться для землян концом света. Мы привыкли с доверием относиться к тому, что говорят и делают умные люди в лабораторных халатах, которых мы называем учёными. Но что если кто-то из них решит поставить знание и науку превыше всего остального и сунет ..
2013-06-4 1619 0 Научные открытия
0
Физики вплотную приблизились к стандартному квантовому пределу
Ученым из Калифорнии в своих измерениях удалось наиболее близко приблизиться к значению стандартного квантового предела. Свое исследование авторы опубликовали в журнале Science, кратко с ним можно ознакомиться на сайте Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. Физикам впервые удалось добиться ..
2014-06-28 1693 0 Научные открытия
0