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La Nueva Técnica Puede Simplificar la Tratamiento de la Información en los Ordenadores Futuros de Quantum

Published on February 24, 2011 at 3:39 AM

Los Físicos en el National Institute of Standards and Technology (NIST) han engatusado por primera vez dos átomos en ubicaciones separadas para tomar menear de los giros de adelante hacia atrás mientras que intercambian las unidades mensurables más pequeñas de la energía.

Directamente conectando los movimientos de dos átomos físicamente separados, la técnica tiene el potencial de simplificar la tratamiento de la información en los ordenadores futuros y las simulaciones del quantum.

Los físicos del NIST utilizaron este aparato para engatusar dos iones del berilio (átomos eléctricamente cargados) en el intercambio de las unidades mensurables más pequeñas de la energía hacia adelante y hacia atrás, una técnica que puede simplificar la tratamiento de la información en un ordenador del quantum. Los iones se atrapan cerca de 40 micrómetros separados encima de la viruta cuadrada del oro en el centro. La viruta es rodeada por una malla de alambre de cobre del recinto y del oro para prevenir la acumulación de la carga estática.

Descrito en un papel publicó el 23 de febrero por naturaleza, los experimentos del NIST tentó dos iones del berilio (átomos eléctricamente cargados) para tomar los giros que vibraban en un desvío electromágnetico, intercambiando unidades de la energía, o de los quantums, que son un sello de la mecánica cuántica. Tan poco como un quantum fue negociado hacia adelante y hacia atrás en estos intercambios, significando que los iones “están acoplados” o conectado junto. Estos iones también se comportan como objetos en el mundo más grande, diario en que son “osciladores armónicos” similares a los péndulos y a los diapasones, haciendo movimientos repetidores, de adelante hacia atrás.

El “Primer un ión es el menear poco y el otro no se está moviendo en absoluto; entonces el movimiento que menea cambia al otro ión. La cantidad más pequeña de energía que usted podría ver posiblemente se está moviendo entre los iones,” explica a primer autor Kenton Brown, investigador postdoctoral del NIST. “Podemos también sintonizar el acoplamiento, que afecta a cómo rápidamente él energía de intercambio y a en qué medida. Podemos girar la acción recíproca por intervalos.”

Los experimentos fueron hechos posibles por una novela, desvío del ión de la uno-capa enfriado al menos 269 C (menos 452 F) con un baño líquido del helio. Los iones, 40 micrómetros separados, flotador encima de la superficie del desvío. En contraste con un desvío convencional de la dos-capa, el desvío superficial ofrece electrodos más pequeños y puede colocar los iones más cercanos juntos, activando un acoplamiento más fuerte. El Vaciar En Coquilla a las temperaturas criogénicas suprime el calor indeseado que puede torcer comportamiento del ión.

Las demostraciones de intercambio de la energía comienzan enfriando ambos iones con un laser para reducir su movimiento. Entonces un ión se enfría más lejos a un estado inmóvil con dos rayos laser ultravioletas que oponen. La acción recíproca del acoplamiento es girada Después sintonizando los voltajes de los electrodos del desvío. En los experimentos separados señalados en Naturaleza, los investigadores del NIST midieron los iones que intercambiaban energía en los niveles de varios quantums cada 155 microsegundos y en el único nivel de quantum algo menos con frecuencia, cada 218 microsegundos. Teóricamente, los iones podrían intercambiar energía indefinidamente hasta que el proceso sea roto calentando. Los científicos del NIST observaron dos intercambios ida-vuelta en el único nivel de quantum.

Para detectar y medir la actividad de iones, los científicos del NIST aplican un pulso oscilante al desvío en diversas frecuencias mientras que iluminan ambos iones con un laser ultravioleta y analizan la luz dispersa. Cada ión tiene su propia frecuencia característica de la vibración; cuando está excitado, el movimiento reduce la cantidad de luz laser absorbente. El Amortiguación de la luz dispersa informa a científicos que un ión está vibrando en una frecuencia determinada del pulso.

Para girar la acción recíproca del acoplamiento, los científicos utilizan voltajes del electrodo para sintonizar las frecuencias de los dos iones, dándolos un pequen@o codazo más cerca junto. El acoplamiento es el más fuerte cuando las frecuencias están las más cercanas. Los movimientos vencen conectado a las acciones recíprocas electroestáticas positivo - de los iones cargados, que tienden a repelerse. El Acoplar asocia cada ión a ambas frecuencias características.

Los nuevos experimentos son similares a la misma demostración 2009 del grupo de investigación del NIST del fenómeno del quantum de la alambrada-uno que conecta propiedades de separado partícula-en un sistema mecánico de dos pares separados de vibrar los iones. Sin Embargo, los nuevos experimentos acoplaron los movimientos de los osciladores más directamente que antes y, por lo tanto, puede simplificar la tratamiento de la información. En este caso los investigadores observaron comportamiento del quantum pero no verificaron la alambrada.

La nueva técnica podría ser útil en un ordenador futuro del quantum, que utilizaría sistemas de quantum tales como iones para resolver los problemas que son insuperables hoy. Por ejemplo, los ordenadores del quantum podían romper códigos más ampliamente utilizados de hoy del cifrado de datos. El empalme Directo de iones en ubicaciones separadas podía simplificar operaciones de lógica y ayudar a desvíos de tramitación correctos. La técnica es también una característica de las ofertas para las simulaciones del quantum, que pueden ayudar a explicar los mecanismos de los sistemas de quantum complejos tales como superconductores des alta temperatura.

Además, la demostración también sugiere que las acciones recíprocas similares se podrían utilizar para conectar diversos tipos de sistemas de quantum, tales como un ión atrapado y una partícula de la luz (fotón), a la información de la transferencia en una red futura del quantum. Por ejemplo, un ión atrapado podría actuar como “transformador del quantum” entre un dígito binario superconductor del quantum (qubit) y un qubit hecho de fotones.

Fuente: http://www.nist.gov/index.html

Last Update: 12. January 2012 18:24

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