FOTO Newsweek
Fizicienii au adus la viață binecunoscutul experiment de gândire al pisicii lui Schrödinger într-o descoperire care ar putea elimina erorile din viitoarele computere cuantice.
Urmărește mai jos producțiile video ale PetsCats.ro:
- articolul continuă mai jos -
„Pisica lui Schrödinger” revine în actualitate
Echipa din Australia a demonstrat că un atom de antimoniu poate fi utilizat pentru stocarea datelor în calcule cuantice, astfel încât acestea să fie mai bine protejate de erori decât un bit cuantic standard „sau qubit” de date. Acest lucru ne aduce cu un pas mai aproape de realizarea detectării și corectării erorilor în sistemele cuantice, un obstacol major în calea producerii de calculatoare cuantice practice.
Calculatoarele cuantice se bazează pe o ciudățenie fizică în care un sistem poate exista într-o „superpoziție” de stări multiple în același timp. Asta permite unui computer cuantic să exploreze mai multe posibilități, accelerând radical timpii de procesare.
Propusă prima dată în 1935, de către fizicianul austriac Erwin Schrödinger, „pisica lui Schrödinger” a fost concepută pentru a evidenția preocupările fizicianului cu privire la o interpretare a mecanicii cuantice, teoria relativ nouă care explică modul în care se comportă materia la scară atomică (și mai mică).
Experiment de gândire
Potrivit mecanicii cuantice, particulele pot exista într-o suprapunere de stări multiple în același timp, înainte de a se prăbuși într-o singură stare în urma interacțiunilor cu alte particule. În anii 1930, susținătorii așa-numitei interpretări de la Copenhaga au spus că superpozițiile se prăbușesc doar atunci când sunt observate de o minte conștientă, scrie Newsweek.
Schrödinger a susținut că, dacă acest lucru ar fi corect, ai putea pune o pisică într-o cutie cu o otravă a cărei eliberare a fost declanșată de o dezintegrare radioactivă guvernată de mecanica cuantică și, până când cutia a fost deschisă și observată, atomul s-ar fi dezintegrat și nu s-ar fi dezintegrat, iar felina ar fi și moartă, și vie. Deoarece era „destul de ridicol” să ne imaginăm acest lucru, Schrödinger a subliniat că superpozițiile trebuie să fie colapsate de mai mult decât observatorii conștienți.
Ce rol are „pisica” în tehnologia cuantică
„Nimeni nu a văzut vreodată o pisică reală în stare să fie și moartă, și vie în același timp, dar oamenii folosesc metafora pisicii lui Schrödinger pentru a descrie o superpoziție de stări cuantice care diferă cu o cantitate mare”, a explicat profesorul de fizică Andrea Morello de la Universitatea New South Wales (UNSW) din Australia.
Elementul constitutiv cheie al unui computer cuantic de bază este așa-numitul qubit. Aceștia sunt analogi biților obișnuiți dintr-un computer convențional, prin faptul că pot reprezenta o valoare de „0” sau o valoare de „1”.
Dar, în același timp (și aici intervine aspectul cuantic), ele pot reprezenta ambele valori, existând într-o suprapunere de „0” și „1”, la fel cum pisica lui Schrödinger era atât „moartă”, cât și „vie”.
O nouă eră în lupta cu erorile cuantice
În studiul lor, Morello și colegii săi au mers mai departe, deoarece „pisica” lor este un atom de antimoniu. Acest metal greu are un spin nuclear mare ce poate lua opt direcții diferite. Aceasta înseamnă că, dacă spinul nuclear este utilizat pentru a codifica date, un atom de antimoniu poate stoca opt valori diferite – „0”, „1” și alte șase opriri între ele.
„De regulă, oamenii folosesc un bit cuantic sau «qubit», un obiect descris prin doar două stări cuantice, ca unitate de bază a informației cuantice”, a declarat autorul lucrării și cercetător în informații cuantice la UNSW, Benjamin Wilhelm.
„Dacă qubitul este un spin, putem numi starea «0» «spin descendent» și starea «1» «spin ascendent». Dar dacă direcția spinului se schimbă brusc, avem imediat o eroare logică: 0 se transformă în 1 sau invers dintr-o singură mișcare. Acesta este motivul pentru care informația cuantică este atât de fragilă”, a spus el.
Cu cele opt stări posibile ale antimoniului, însă, o singură eroare nu este suficientă pentru a strica codificarea cuantică și a transforma „0” în „1” – sau „viu” în „mort”.
„Pisica noastră metaforică are șapte vieți”
„După cum spune proverbul, o pisică are nouă vieți; o mică zgârietură nu e de ajuns ca să o omoare”, a spus expertul Xi Yu de la UNSW. El a continuat: „«Pisica» noastră metaforică are șapte vieți; ar fi nevoie de șapte erori consecutive pentru a transforma «0» într-un «1»! Acesta este sensul în care suprapunerea stărilor de spin ale antimoniului în direcții opuse este «macroscopică» – deoarece se întâmplă la o scară mai mare și realizează o pisică Schrödinger”.
„O singură eroare sau chiar câteva erori nu amestecă imediat informațiile. Dacă apare o eroare, o detectăm imediat și o putem corecta înainte ca alte erori să se strângă. Pentru a continua metafora «pisica Schrödinger», este ca și cum ne-am vedea felina venind acasă cu o zgârietură mare pe față”, a transmis Morello.
