Reklam
Fizik

Deneyciler arasında yaşam | Kuantum Sınırları

Çocukken kertenkeleleri – daha sonra onları çağırmayı öğrendiğim gibi kahverengi anolleri – yakalardım. Adından da anlaşılacağı gibi renkliydi, yaklaşık bir ellerim kadardı ve dikkatime kızdılar. Ama arka verandamıza sık sık geldiler ve benim bir kelebek ağım vardı. Bu yüzden kardeşimle veya bir arkadaşımla kertenkeleleri yakalar ve onları izlerdim. Yırtıcı hayvanların dikkatini dağıtmak için ara sıra şişen, kırmızı derileri açığa çıkan boğazları ve kendi istekleriyle kopup kıvrılan kuyrukları vardı.

Bazı teorisyenler, deneyciyi yakalamak için kelebek ağlarını takdir edebileceğini tahmin ediyorum. Bazı teorisyenler bir makaleyi veya konuşmayı “… ve bu tahminlere deneysel olarak erişilebilir.” Bir okuyucunun veya bir izleyici üyesinin meydan okumayı üstleneceği umuduyla, gazetenin serbest bırakılması veya konuşmanın ardından bir duraklama olacaktır. Genellikle, hiçbiri yapmaz ve yazar ya da konuşmacı, Bilimin Sırtındaki Büyük Teori Sandalyesine çekilir.

Bu yüzden, mecazi anlamda konuşan bir anol, önerdiğim bir deney için süper iletken bir kübite gönüllü olduğunda şaşırmıştım.

Reklam

Deneyci, küçümseneceğinden korkmadan bir sürüngene benzetebileceğim birkaç kişiden biri: Kater Murch, fizik profesörü Kater Murch St. Louis’deki Washington Üniversitesi. Kater’in sunabileceğim en anımsatıcı açıklaması şu adreste ortaya çıktı: daha önceki bir blog yazısı: “Kater, kadrolu bir profesörün ağırbaşlılığını, ancak saçlarını biraz uzun takan ve alyansına dövme yaptıran Kaliforniyalı’nın saygısızlığını dile getiriyor.

Kater ilgilendiğini ifade etti belirsizlik ilişkisi İD teori işbirlikçileriyle kanıtlandı. En ünlü belirsizlik ilişkilerinden bazılarına göre, bir kuantum parçacığı aynı anda iyi tanımlanmış bir konuma ve iyi tanımlanmış bir momentuma sahip olamaz. Konumun ölçülmesi momentumu bozar; daha sonraki herhangi bir momentum ölçümü tamamen rastgele veya belirsiz bir sayı verir. Belirsizlikleri ölçüyoruz entropiler: Entropi ne kadar büyükse belirsizliğimiz o kadar büyük olur. Belirsizlik ilişkilerini entropi açısından değerlendirebiliriz.

Ortak çalışanlarla entropik bir belirsizlik olduğunu kanıtlamıştım ilişki o kaosu tanımlar çok parçacıklı kuantum sistemlerinde. Diğer ortak çalışanlar ve ben bunu göstermiştik güçsüz ölçümler bozmak bir kuantum sistemi çok, karakterize etmek kaos. Böylece, kuantum sistemlerini çok fazla rahatsız eden güçlü ölçümlerin yanı sıra zayıf ölçümler kullanarak belirsizlik ilişkimizi kontrol edebilirsiniz. Belirsizlik ilişkimiz basitleştirilebilir – problemdeki kaosu ortadan kaldırabilir ve hatta parçacığın çoğu ortadan kaldırılabilir. Zayıf ve güçlü ölçüm sonuçları için entropik belirsizlik ilişkisi.

Kater zayıf ölçümlerde uzmanlaşmıştır, bu yüzden belirsizlik ilişkimizi test etmeye karar verdi. Fiziksel İnceleme Mektupları yayınladı kağıt bu ayki işbirliğimiz hakkında. Makale, kuantum ölçümlerinin yalnızca belirsizlik yaratmadığını, aynı zamanda azaltabileceğini de gösteriyor: Kater ve doktora öğrencisi Jonathan Monroe, süper iletken kübit, akımın sonsuza kadar akabileceği küçük bir devre. Kübit, konum ve momentuma benzer özelliklere sahipti (dönüş ile– ve x-bileşenler). Atom iyi tanımlanmış bir “konum” ile başladıysa ( ilebileşen) ve “momentum” ( x– bileşen) ölçülmüştür, sonuç oldukça rastgele olmuştur; iki ölçüm hakkındaki toplam belirsizlik büyüktü. Ancak atom iyi tanımlanmış bir “konum” ile başladıysa (ilebileşen) ve başka bir özellik (spin Ybileşen) “momentum” dan önce ölçülmüştür ( xbileşen) güçlü bir şekilde ölçüldü, toplam belirsizlik daha düşüktü. Ekstra ölçüm atomu fazla rahatsız etmeyecek şekilde tasarlandı. Ancak dürtme atomu yeterince harekete geçirerek daha sonraki “momentum” ölçümünü ( x ölçüm) daha tahmin edilebilir. Dolayısıyla, yalnızca kuantum ölçümleri belirsizlik yaratmakla kalmaz, aynı zamanda hassas kuantum ölçümleri de onu azaltabilir.

Reklam

Deneyimizden sadece fizik öğrenmedim. Bir kertenkele yakaladığımda, kapağında büyüteç bulunan bir tanka devriliyor ve kertenkeleyi seyrediyordum. Kater ve Jonathan’ı büyüteç altına hapsetmedim ama yollarını gözlemledim. İşte türler hakkında öğrendiklerim deneysel quanticus.

1) Bir pandemi kampüsü kapattığında uzaktan deneyler yürütebilirler: Bir yıl önce, üniversiteler kapandığında ve şehirler kilitlendiğinde, projemizin durma noktasına gelmesinden korktum. Ama Jonathan düğmeleri çevirdi ve bilgisayarı aracılığıyla kadranları okudu ve Kater ara sıra sabitleyici üst kısım için laboratuvara geldi. Jonathan deneyine başka bir eyalette, ailesinin yanına gitmek için Teksas’a taşındıktan sonra devam etti. Ve burada biz teorisyenler bilimimizi yapabilmekle övünüyoruz neredeyse heryerde.

2) Benden daha az soyutlama katmanıyla konuşuyorlar: Örneğin, kübiti ölçmek için kullanılan şeyi sık sık tartıştık. Bu şeye “dedektör” adını verirdim. Jonathan, bir kutuda oturan kübit ile etkileşime giren ışığa atıfta bulunarak buna “boşluk modu” derdi. boşluk. Ben “poh-el-ayak parmağı”; “poh-hareket-ayak parmağı”; ama yapmadığımıza sevindim her şeyi iptal et.

Fred Astaire: “Dedektör.”
Ginger Rogers: “Boşluk modu.”

3) Tahmin edilenden daha uzun sürmesini bekleseniz bile, deneyler beklenenden daha uzun sürer: Kater ve ben bu projenin planını Haziran 2018’de yaptık. Kater, deney birkaç ay sürecek. Geçen yaz sona erdi.

4) Verilerini nasıl açıklarlar: Genellikle uyumsuzluk açısından, kübitin kuantum bilgisini çevresine sızdırmasıdır. Örneğin, kurulumun düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için Jonathan, bir ölçümle biten basit bir test gerçekleştirdi. (Uzmanlar: Bir  sigma_z eigenstate, bir Hadamard kapısı gerçekleştirdi ve ölçüldü  sigma_z.) Ölçümün% 50 verim şansı olmalıydı. +1 ve% 50 verim şansı -1. Ama -1 sonuç denemelere hakim oldu. Neden? Eşevresizlik kübiti doğru itti -1. (Genlik sönümlemesi gürültüye hakim oldu.)

5) Kişinin teorik önerisinin deneye dönüştüğünü görmek tatmin edici hissettirir: Nokta (3) nedeniyle, diğer hususların yanı sıra, deneyler ucuz değildir. Laboratuvarın diğer teorisyenlerle geliştirdiğim fikre yatırım yapma istekliliği cesaret vericiydi. Dahası, deney bizi daha fazla teori ortaya çıkarmaya itti – örneğin, belirsizlik sınırının ne kadar sıkı büyüyebileceği.

Bir anole tanıdıktan sonra, onu arka bahçemize salıverir ve elveda dilerim.1 Böylece Kater, topolojive Jonathan mezuniyet yolunda ilerledi. Ancak Teori-Deney İşbirliğinin Kelebek Ağı’nda daha fazla ziyaretçi kıvrılıyor. Bizi izlemeye devam edin.

1Tankta çok uzun süre tutarak kazara öldürdüğüm anol hariç. Ama bunun hakkında konuşmayalım.



Fizik

Kaynak Linki

0 Yorumlar

Yorum Yok

Reklam
Başa dön tuşu

Reklam Engelleyici Algılandı

Lütfen Reklam Engelleyiciyi Kapatınız