Fizica cuantică este la baza unor noi tehnologii, computerul cuantic, care se bazează pe qubit - un sistem care folosește suprapunerea de stări. Menținerea îndelungată a unui qubit este însă dificilă, datorată așa-numitei decoerențe. În acest context noul record obținut de un grup de cercetători care a folosit carbură de siliciu (carborundum) și lasere este remarcabil: 5 secunde.

 
Fizica cuantică

Mecanică cuantică este teoria la baza actualului model standard al particulelor elementare. Este o teorie care are ca obiect, în loc de poziții și viteze, așa-numita funcție de undă în ecuațiile care descriu comportamentul sistemelor cuantice. Particulele subatomice, așadar, sunt descrise de un obiect matematic numit „funcție de undă”, de obicei notat cu Ψ („Psi”).

Fizica cuantică funcționează extrem de bine: toate experimentele făcute până în prezent au verificat cu mare precizie această teorie. Interpretarea acestei teorii însă este mai complicată și nu toți oamenii de știință sunt de acord cu o interpretare unică. Proprietățile cuantice stau inclusiv la baza unor noi aplicații, care vor produce o tehnologie a viitorului.


Proprietăți cuantice

În cadrul mecanicii cuantice există o serie de proprietăți remarcabile, precum superpoziția stărilor cuantice (suprapunerea de stări) și inseparabilitatea cuantică,

Superpoziția se referă la faptul că un sistem cuantic se poate găsi în același timp în două sau mai multe stări simultan.

Inseparabilitatea cuantică (eng. quantum entanglement) descrie sistemele/particulele care au interacționat între ele sau au fost generate împreună, acestea rămânând într-o corelația cuantică indiferent de distanța dintre ele. Aceste proprietăți stau la baza unor noi tehnologii, precum computerele cuantice.

 
Qubitul

Dacă la baza calculatoarelor actuale stă conceptul de bit, adică 0 sau 1 (curentul electric trece sau nu trece prin circuit) la baza unui computer cuantic este  așa-numitul qubit – un sistem cuantic în suprapunere de stări – adică  0 și 1 în același timp.

Posibilitatea de a folosi qubiții în loc de biți crește enorm puterea de calcul. Din acest motiv la ora actuală multe laboratoare din lume încearcă să crească numărul de qubiți. Este însă dificil, deoarece suprapunerea de stări este fragilă, distrugându-se atunci când sistemul cuantic intră în contact (interacționează)  cu alte sisteme – precum molecule de aer. Are loc așa-numita decoerență care distruge qubitul. Menținerea în „viață” pe o perioadă cât mai îndelungată a qubiților este una dintre cele mai importante activități în acest context.

 
Un nou record

Folosind circuite din carbură de siliciu, un material relativ ieftin, și lasere, un grup de cercetători a reușit să obținut un nou record. Practic, au reușit mai întâi să adauge un electron, prin impulsuri laser, sistemului cuantic de qubiți din circuitul de carbură de siliciu; proprietățile electronului depinzând de starea cuantică a qubitului.

Au citit ulterior semnalul – e mult mai ușor de lucrat cu electroni – tot cu ajutorul laserelor. Prin această metodă – rezultatele fiind publicate în Science Advance – s-a reușit obținerea unui semnal mai mare de circa 10.000 de ori.

Purificând carbura de siliciu au reușit inclusiv, prin folosirea unor impulsuri de microunde, să prelungească durata în care sistemul menține informația cuantică la 5 secunde, un adevărat record față de microsecundele sau milisecundele altor sisteme folosite până la ora actuală.

Acest progres ar permite un număr mult mai mare de operații cuantice asupra sistemului, până la 100 de milioane – ducând la creșterea puterii de calcul.

 
Viitorul tehnologiilor cuantice

Rezultate precum cel despre care v-am relatat arată că tehnologiile cuantice sunt încă în faza inițială. În viitor vom asista, cel mai probabil, la o creștere enormă a capacității de calcul pentru computerele cuantice, dar și la apariția unor noi tehnologii, pe care poate încă nici nu ni le putem imagina în prezent.

Pentru cei tineri și interesați în aceste tehnologii este o perioada ideală pentru a studia mecanică cuantică și uimitoarele posibilități pe care aceasta le oferă! Scientia.ro oferă o bună introducere în domeniu :)

Credit imagine depositphotos.com 

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.


Dacă găsești site-ul util, ne poți ajuta cu o DONAȚIE