„Prieš porą savaičių gavau malonią staigmeną iš naujienų fizikos svetainėje, staigmeną pavadintą „Eksperimentinis kvantinės persidengiančios tomografijos realizavimas“. Joje buvo pranešta apie Zhengning Yang ir kolegų iš Nanyang technikos universiteto, įgyvendinusių Džordano Cotlerio ir mano 2020 m. pasiūlytą techniką, proveržį. Šių darbų tikslas – susidaryti aiškų vaizdą apie sunkiai suprantamą kvantinį pasaulį.
Kiekvieną iš trijų kvantinės persidengiančios tomografijos (KPT) žodžių reikia šiek tiek išpakuoti, kad suprasti, kas tai yra ir kodėl tai svarbu.
Pirmiausia pažiūrėkime į K. Geram kvantiniam paveikslui reikia labai didelės drobės, net kai vaizduojamas kažkas labai mažo. Pavyzdžiui, dviejų iki penkių elektronų sistemų bangų funkcijos egzistuoja erdvėse nuo šešių iki 15 matmenų. Tai pastato fizikus į savotišką situaciją. Žinome, kokios yra atitinkamos lygtys, tačiau, naudodamiesi dabartiniais superkompiuteriais jas galime išspręsti tik labai apytiksliai. Jei galėtume geriau suprasti kvantinę tikrovę, chemiją ir medžiagų mokslą, įskaitant vaistų ir katalizatorių kūrimą, galėtume pakelti į naujus lygius. Daugiaelektroninių sistemų bangų funkcijose yra visa reikalinga informacija.
Kvantiniai modeliai ir kvantiniai kompiuteriai turi įveikti šį iššūkį.
Idealiu atveju jie gali įkūnyti visą sistemos, kurią tikitės suprasti, kvantinės-mechaninės bangos funkciją, kaip savotišką mastelio modelį. Tačiau su tuo problema bus išspręsta tik pusiau. Reikalas tas, kad nelengva perskaityti banginių funkcijų informaciją. Kvantinėje mechanikoje, liūdnai pagarsėjęs faktas, kad bangos funkcijos matavimas ją „sugriauna“ ir sugadina tolesniam naudojimui.
Štai kur T, reiškiantis tomografiją. „Tomografija“ yra kilęs iš graikų kalbos „tomos“, reiškiančio „pjūvis arba dalis“. Tai taip pat yra T kompiuterinės tomografijos metu. Kompiuterinėje tomografijoje plokšti, dviejų dimensijų vaizdai, surenkami į tikslų 3-dimesijų kūno vidaus vaizdą. QOT idėja yra padaryti kažką panašaus didesnėje kvantinėje srityje.
Kvantinės bangos funkcijos informacijos skaitymo problema yra panaši į iššūkį, kurį kelia tokie žaidimai kaip Wordle ir Mastermind. Tuose žaidimuose pateikiate kelias užklausas (panašiai į matavimus) ir iš kiekvienos iš jų gaunate tik dalinę informaciją. Bet dabar įsivaizduokite, kad Wordle yra tūkstančiai simbolių arba Mastermind šablone tūkstančiai kaiščių ir daugybė spalvų.
Taip pereiname prie kitos raidės P dėl persidengimo. Gera kvantinio matavimo problemos strategija yra atlikti matavimus, kurie atrenka bangų funkciją skirtingomis raiškomis. Taip gaunami persidengiantys vaizdai, kuriuos galite sujungti į išsamesnį vaizdą. Nanyang mokslininkai išbandė algoritmus, kuriuos mes su daktaru Cotleriu sugalvojome, parodydami, kad jie tiksliai ir efektyviai grąžino sudėtingą bandomąjį vaizdą.
Geros naujienos iš Nanyang eksperimento sugrąžino malonius prisiminimus apie ilgą vasaros pasivaikščiojimą prie Baltijos jūros už Stokholmo, į kurį su daktaru Cotleriu leidomės prieš keletą metų.
Ten, reaguodami į puikaus kinų fiziko Jian-Wei Pan iššūkį, išsprendėme problemą, kaip bangų funkcijos matavimą padaryti pakankamai praktišku.
Žinia atėjo kaip tik tada, kai atsigavau po tulžies pūslės operacijos. Tai buvo keistai poetiška, nes kompiuterinė tomografija patvirtino mano diagnozę. Ši technologija pašalino daug spėlionių dėl operacijos.
Kvantinė technologija, galiausiai, padarys tą patį biochemijoje. Galų gale, tiekiant naujus stiprius vaistus, operacija netgi gali būti nereikalinga." [1]
1. REVIEW --- Wilczek's Universe: A New Way To See the Quantum World
Wilczek, Frank. Wall Street Journal, Eastern edition; New York, N.Y. [New York, N.Y]. 18 Mar 2023: C.4.
Komentarų nėra:
Rašyti komentarą