理科

物理学者たちは、お互いに「話す」の二原子を取った

最近の実験のために芸術家のレンダリングします。

最近の実験のために芸術家のレンダリングします。
イラスト: TU DELFT / SCIXEL

オランダとドイツの物理学者チームは、最近走査型トンネル顕微鏡の下にチタン原子の束を配置しました。 その原子は、回転方向を介して互いに一定して静かに相互作用している。 賢い業績に研究者は一対の原子を家に入れて回転を反転する電流で一つを抑制することができた。 次にパートナーの反応を測定した。

二原子相互依存的なスピンを持つとき、両者的に絡み合ったものとみなされます。 そのもつれは一原子の行動が他の原子に直接影響を与えるということを意味し、理論は これは事実で残る必要があります 分離された場合でも、 遠い距離。 この場合、チタン原子は、ナノメートル(百万分の1ミリメートル)よりもやや離れていた二つの粒子が相互に作用することができるほど近い相互作用が チームのツールとして検出することができます。

Delft University of TechnologyのKavli Institute of Neuroscienceの量子物理学者Sander Otteは、「主要な発見は、原子スピンが相互作用の結果として、時間の経過に応じてどのように行動するかを観察することができたということです。 オランダ Otteは、電子メールで説明しました。 以前の科学者 様々な原子のスピンの強さとその強度が原子のエネルギーレベルに及ぼす影響を測定することができました。 しかし、この実験を通じて、彼らは時間をかけて、その相互作用を観察することができました。

実験物理学の一つの大きな希望はいつか研究が両者の相互作用を勝手にシミュレートし、量子力学がどのように動作するかを観察しながら、量子システムを調整することができるということです。 実際に研究者は、一原子で特定の行動を触発して隣の原子どのように反応するかを観察しながらそうしました。

新しい研究に参加していないUC Berkeleyの量子物理学者Ella Lachmanは「これは非常に単純な「両者シミュレータ」の非常に良いデモです。 「原子の位置を制御することにより、理論的に格子クローンや力学を研究しようとするシステムを作成することができます。 ”

チームは、回転の可能なオプション(上または下)が最も少ないため、チタン原子炉作業することにしました。 チタン原子は、酸化マグネシウムの表面に結合され、検査のために所定の位置に固定されました。 1度ケルビンまたは-457.87華氏でほぼ真空状態に維持された、その表面に付着している原子は、顕微鏡の端の下で物理学者たちが個別に選択することができます。 ビデオ 動作を示しています)。 次に彼らは一組の原子を電気パルスにジェピン原子のスピンを反転させて隣接による即時応答を誘発することができます。 これらの反応は、量子力学の法則を使用して、予測可能であるとOtteは言った。 (「ノックノック」と言えば、以下の粒子が「誰か?」という応答するという確信を持つことができます。)全体のプロセスは約15ナノ秒または150億分の1秒かかりました。 彼らの研究は、 出版 今日の科学。

量子の世界を読む他の方法があります。 科学者たちは一つのスピンを変更して、原子間の相互作用を誘導することができますが、これらの相互通信は非常に迅速に発生し、次のような一般的な観察手段となります。 スピン共鳴技術は、それを収容することはできません。 両者の研究 多くの場合、マイクロ波パルスを使用し 原子の状態を変更したり、量子力学を観察するようにすることでした。 しかし、この電気パルスのアプローチは、チームに最も微細な相互作用を検出することができる能力を付与しました。 原子の原子DMに対応します。

スピン共鳴技術の方法は、「遅すぎる」とDelft University of TechnologyのKavli神経科学研究所の量子物理学者Lukas Veldmanは言いました。 オフ。 “もう一つが回転し始める前に、スピンをほとんどねじれ始めました。 これにより、2つのスピンを反対方向に配置したときに何が起こるかどうかを決して調べることができません。」

チームの最近の実験で使用した顕微鏡写真。

チームの最近の実験で使用した顕微鏡写真。
映像: TUデルフト/ユニソーク

このラインの真の魔法 研究 まだ来ていないとOtteは言った。 この検出は、二つの原子間のスピンバウンシングをマッピングした方程式に追加する各原子の状況ははるかに複雑になります。 参加者がメッセージを伝え、メッセージを元に戻すことができる携帯電話のゲームを考えることができます。 他の方向から来るメッセージが交差し始めて声明を歪曲します。

「いつものようにおもちゃのモデルは良いですが、私たちが本当に関心を持つ複雑さを追加すると、測定および解析に関する質問がさらに複雑になります。」とLachmanは言いました。 「一つだけ測定しながら三つの原子炉と同じ実験を行うことができますか? おそらくそうだろうが、測定の解釈がより複雑になります。 原子10個はどうですか? 二十? 時間と創造性は、これがおもちゃモデルの素晴らしい実験デモのか、より深いか教えてくれます。 可能性があります。 “

Otteは、2つの原子炉からなる単純なシステムを超える心が曲がる挑戦を強調しました。 「スピンを20個まで増やす私のラップトップは、もはや何が起こるかを計算することができません。 50回回転すると、世界最高のスーパーコンピュータが放棄する式です。」とOtteは言いました。 「特定物質の複雑な動作がどのように発生するかを正確に理解するには(良い例は、超伝導)最初から物質を「作成’10から100に増加したときに物理学の法則がどのように動作することを確認する必要があります。 1000個の原子まで。 「超伝導は抵抗がない電気を伝えることができる物質をいい、現時点で非常に寒い温度でのみ可能です。そこで開発 常温超伝導体は、物理学の聖杯。 これは、世界を完全に変えることです。

しかし、あなたが最終的な賞金の感覚を得るために始めていることは、より大きな数字です。 一つの原子心臓から心臓に聞く代わりに、研究者は、最終的には多くの原子が前後に裏返したときに両者の対話のつぶやきを聞くことができました。 当然私達は、そのような難しさについて、より良いコンピュータが必要ですが、最小の相互作用さえ、より大きな会話の開始者としての地位に親密な重要性を持っています。

詳細:量子コンピュータは、いつ、通常のコンピュータよりも性能が優れてい見つけるか?

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Omori Yoshiaki

ミュージックホリック。フードエバンジェリスト。学生。認定エクスプローラー。受賞歴のあるウェブエキスパート。」

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