Gruselige Schwingungen: Feststellung Quantencomputer bringt ein Stück näher

Stellen Sie sich vor, dass zwei Personen könnte derart verknüpft bekommen, dass sie sich gegenseitig beeinflussen könnte egal wo im Universum sie existierten. Jetzt Wissenschaftler, dass sie mechanische Schwingungen auf diese Weise verwickeln können feststellen, ermöglichen Ergebnisse, die helfen könnten Quantencomputer weit stärker als normale Computer.

In das bizarre Reich der Quantenphysik können sich die Teilchen, aus denen sich alles auf seltsame Art und Weise verhalten. Zum Beispiel ein Teilchen kann offenbar gibt es in zwei oder mehr Orte auf einmal, und zwei oder mehr Teilchen können synchron bleiben augenblicklich egal wie weit auseinander sie sind verlinkt. Einstein nannte diese scheinbar unmögliche Verbindung spöttisch "gespenstische Fernwirkung" – Wissenschaftler heutzutage geben ihm den Namen Quantenverschränkung.

Forscher haben bisher Partikel wie Atome, Elektronen und Photonen verstrickt. Jetzt haben Wissenschaftler mechanische Schwingungen innerhalb einer mikroskopischen Trommel verstrickt. [Verrückte Physik: die coolsten kleine Partikel in der Natur]

"Verschränkung der destillierte Essenz das seltsame Verhalten, verbunden mit der Quantenmechanik", sagte Forscher Tauno Palomaki, Physiker am National Institute of Standards und Technologie und der University of Colorado, LiveScience. "Sehr aufregend für mich ist, dass wir dieses Verhalten in einem Objekt viel anders als jene in der Regel verbunden mit der Quantenmechanik wie ein Atom oder Photon sehen können. Unsere mechanischen Oszillator ist ein sehr viel greifbarer Gegenstand."

Für die neue Studie entwickelt Palomaki und Kollegen eine Aluminium-Trommel 15 Mikrometer breit, etwa ein Sechstel der Breite eines durchschnittlichen menschlichen Haares und nur 100 Nanometer dick oder 1.000 Mal dünner sind als ein durchschnittlicher Echthaar. Die Forscher halten es auf eine Temperatur nur 20 tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt, um Hitze zu behalten, vibriert der Trommel auf unkontrollierte Weise gekühlt.

Die Forscher süchtig diese Trommel bis zu eine elektromechanische Schaltung, die es geschafft über 10 Millionen Mal pro Sekunde vibrieren. Ein elektrisches Signal verursacht dann die Trommel Bewegung, mit einem elektrischen Signal verfangen zu werden, so dass die Schwingungen gegenseitig in Funktionen wie die Stärke der Schwankungen abgestimmt.

Verschränkung hat technologische Anwendungen. Zum Beispiel ist die Verschränkung Schlüssel für Quanten-Computern, die in der Theorie, gewisse Probleme weit über normale Computer lösen können, und für Quanten-Teleportation von Daten von einem Ort zum anderen.

"Wenn man einen Computer, der die Quanten-Eigenschaft der Verschränkung verwendet bauen könnte, könnte es schneller als jeder herkömmliche Computer bestimmte Probleme lösen. Ebenso, wenn zwei Leute Verschränkung benutzen können, wenn sie kommunizieren, die Gesetze der Quantenmechanik garantieren, dass ihre Verknüpfung zu sichern gegen ein Lauscher bekannt ist", sagte Palomaki. "Beide Anwendungen erfordern die Fähigkeit, zu generieren und speichern Verstrickung, etwas, das unser Ergebnis vereinfacht hat."

Die Trommel gelagert mindestens 10 Mikrosekunden Quantenverschränkung in Form von Schwingungsenergie. Diese Fähigkeit, Verschränkung für kurze Zeit zu speichern legt nahe, es könnte helfen, als Quantenspeicher in Zukunft Quantencomputer dienen Speicherchips in herkömmlichen Computern dienen.

"Ein Quantum Speicher-Element mit Quantum Wechselwirkungen zeitlich steuern kann," sagte Palomaki.

Neben Anwendungen wie Quantencomputer wollen Wissenschaftler mehr über die Grenze, die zwischen liegt, wo endet die Quantenphysik und klassische Physik beginnt.

"Eines der tiefen Fragen in der Wissenschaft die Quantenmechanik ist die richtige Beschreibung der Natur für Objekte in allen Größen, ob gibt es einige noch unbekannten Prinzip, das eine maximale Größe für ein Objekt zu Quantum mechanisch Verhalten setzt", sagte Palomaki. Die mikroskopisch kleinen Trommel Wissenschaftler untersuchen diese Frage helfen könnte, sagte er.

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse detailliert (Okt. 3) heute online in der Fachzeitschrift Science.

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