物理学家用量子技术远程制造出第 种物质状态
AmrutaGadge博士是英国苏塞克斯大学数学与物理科学学院 物理学家,她制造 是名为“玻色-爱因斯坦凝聚”(Bose-EinsteinCondensate,简称BEC) 物质状态。这是玻色子原子在冷却到接近绝对零度所呈现出 种气态 、超流性 物质状态。在这种状态下,极低温 原子聚集在 起,狗粮快讯网编辑人员获悉,表现得如同 个单 实体。
AmrutaGadge博士 家距离苏塞克斯大学 实验室约 公里,目前她只能居家工作,可以在她 屏幕上看到玻色-爱因斯坦凝聚 图像
Gadge博士在大学量子实验室设置了控制原子 激光器,之后实验室就因新冠疫情关闭
IBM也在研究自己 量子计算机,该企业认为, “Sycamore”量子计算机所完成 随机数生成任务,经典计算机理论上在经过 万年 处理后也是可以完成 。IBM研究人员在 篇博客文章中写道,由于约翰?普莱斯基尔(JohnPreskill)在过往提出 “量子霸权” 词 原意是描述量子计算机可以做到经典计算机不能做到 事情,因此 还没有达到这个门槛。
“我们都非常兴奋,因为我们可以在隔离期间,以及未来任何可能 隔离情况下,采用远程方式继续进行实验,”苏塞克斯大学实验物理学教授彼得·克鲁格(PeterKruger)说,“增强远程实验室控制 能力,对于研究在太空、地下、潜艇以及极端天气下难以接近 环境中操作量子技术而言,有着重大意义。”
“研究小组 直在观察隔离和在家工作 情况,因此我们已经有好几个星期无法进入实验室了,”Gadge博士说,“过程要比我在实验室 时候慢得多,因为这个实验不稳定,每次运行之间我都需要 零到 分钟 冷却时间。”
“这显然没有手动操作 效率高,而且也更加费力,因为我无法像在实验室工作那样进行系统扫描或修复不稳定性,”她补充道,“但我们决心继续研究,我们也 直在探索远程进行实验 新技术。”
如何是量子计算机?它是如何是工作 ?
北京时间 月 日消息,据国外媒体报道,在新冠病毒疫情隔离期间,英国 位物理学家在自家客厅利用量子技术远程控制实验室设备,制造出了第 种物质状态。
在瑞典基律纳进行 另 个实验中, 个用来产生玻色-爱因斯坦凝聚态 原子“阱”。阿尔伯特·爱因斯坦和印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色在 年到 年之间就预言了玻色-爱因斯坦凝聚,但制造这种物质状态所需 技术直到 年才出现
在疫情隔离期间,Gadge博士只能在离实验室约 公里外 自家起居室里工作,但她还是用电脑控制激光和无线电波,创造出了玻色-爱因斯坦凝聚。剑桥大学量子系 研究人员认为,这是 次有人通过远程操作,在之前从未制造过玻色-爱因斯坦凝聚 实验室里制造出了这种物质状态。
在过去 个月里,该研究团队还 直致力于建立第 个实验室,以稳定地制造出玻色-爱因斯坦凝聚。这将作为开发新型磁显微镜和产品量子传感器等更大项目 部分。
就在隔离措施规定可以居家工作 人应该待在家里之前,研究人员设置了 个 维磁光阱,这是 套看起来很奇怪 金属装置,利用激光和磁铁来产生捕获 原子。Gadge博士通过远程访问实验室 计算机,在家中运行序列,从而进行复杂 计算。
扫描隧道显微镜显示了 个精确放置并封装在硅中 磷原子量子比特
然而,直到 年 月,科学家们通过在 零nK( . &# ; 零^- K) 低温下冷却由大约 零零零个铷- 原子组成 稀薄气体,才制造出了世界上 个玻色-爱因斯坦凝聚。
现代计算 核心是 进制代码,经典计算机几 年来都以此为基础。经典计算机 “比特”由零和 组成,而量子计算机 “量子位”既可以取零或 值,还可以同时取零和 值。对量子计算机而言,狗粮快讯网专题报道,其发展 部分障碍之 是如何是证明它们可以打败经典计算机。 、IBM和英特尔等企业都在努力实现这 目标。
玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)被称为物质 第 态,而前 种分别是固态、液态、气态和等离子态。这种状态是在接近绝对零度 低温下形成 ,而且只在表现得像玻色子 原子中形成。
玻色-爱因斯坦凝聚是继固态、液态、气态和等离子态(当气体中 原子电离时产生 )之后 第 种物质状态。 零世纪 零年代中期,阿尔伯特·爱因斯坦和印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色(SatyendraNathBose)预言,量子力学可以迫使大量粒子表现出单个粒子 行为,这开启了对所谓“第 物质” 研究。
玻色-爱因斯坦凝聚通常是 团由成千上万个铷原子组成 云,这些气态原子冷却至接近绝对零度,即原子停止运动 温度。然而,就在绝对零度之上,原子具有 种不同寻常 性质,它们会结合成 个单 量子物体,也就是几乎全部原子都聚集到能量新低 量子态,形成 个宏观 量子状态,并可以感知非常弱 磁场。
玻色-爱因斯坦凝聚，物质 第 种状态
苏塞克斯大学是英国国家量子计算网络 部分。该网络成立于 零 年,目标是将 台通用 量子计算机商业化。早在 零 年,剑桥大学就在《科学进展》(ScienceAdvances)杂志上发表了建造量子计算机 蓝图。去年 零月, 企业声称已经取得了量子计算 突破,其开发 处理器可以在几分钟内完成传统计算机需要 万年才能完成 计算。然而, 在量子技术研究领域 部分竞赛对手,包括IBM等,对 声称已经实现 所谓“量子霸权”提出了异议。所谓量子霸权,又称量子优越性,是指量子计算机能够解决古典计算机实际上无法解决 问题。
苏塞克斯大学 量子系统与设备研究小组就在布莱顿郊外进行实验,目 是用玻色-爱因斯坦凝聚作为磁传感器。“我们使用多个精心定时 激光和无线电波冷却步骤,在超低温条件下制备出铷原子气体,”克鲁格教授说,“这需要用计算机对激光、磁铁和微芯片中 电流进行精确控制,同时也需要对实验室 环境条件进行警觉 监控,因为没有人能够亲自到现场进行检查。”
苏塞克斯量子技术中心主任温弗里德·亨辛格(WinfriedHensinger)教授当时在接受采访时表示，“他们( )选购 问题是 个完全没有实际用途 问题,下 步将是解决有用 问题。”
被捕获 低温量子气体在受控状态下,可以创建极其精确 传感器,用于探测和研究新 材料、几何形状和设备。目前研究小组正在对传感器进行进 步开发,以应用于电动汽车电池、触摸屏、太阳能电池以及脑成像等医学领域。
这 成就或许能为使用计算机远程操作量子技术提供启发,比如在太空或水下等难以接近 环境中。利用量子物理中鬼魅般 超距效应,量子技术可以极大地加快信息处理 速度,从而开发出地球上新强大 计算机。
这张图像证实了玻色-爱因斯坦凝聚 成功制造。从左到右可以看到,当原子冷却到接近绝对零度时,狗粮快讯网营管部获悉,其行为就像 个单 实体
量子力学允许这些极小 粒子以多种状态存在,这就是所谓 “叠加”,直到它们被观察或被干扰。 个很好 类比是 枚在空中旋转 硬币,在它落地之前,你不能说它是“正”还是“反”。
量子计算机 关键在于它不仅能在“开”或“关” 回路基础上工作,而且还能同时处于“开”和“关” 状态。这听起来很奇怪,但却是由量子力学 规律决定 。量子力学决定了组成原子 粒子 行为。在这个微观尺度上,物质 行为方式在我们所处宇宙 宏观尺度上是不可能 。
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