超导光合作用或球形真空马

老实说,直到最近,我认为我们在某种程度上更接近于创建量子计算机和真实系统的量子计算。 事实证明,这更像是在真空中计算球形马的形状。 此外,尽管从一开始就知道这种“马”的形状,但有时结果是介于“立方体”和“水母”之间。 直到现在,物理学家才开始慢慢接近真正看起来像现实的事物。


NUST MISiS超导超材料实验室负责人Alexei Ustinov教授启发了我有关量子力学计算的真正可能性,他与他一起参加了《自然通讯》,并与他讨论了一篇文章的发表。 事实证明,在量子系统中,不可能正确引入能量损失。 但是它们确实是一个事实,而且这个事实存在于所有证据中,不能无限期地忽略。 而且,它们总是存在的-量子系统的任何测量都将导致其变化,并因此导致与环境的能量交换。 也就是说,任何量子系统都是开放的。 又怎能不考虑损失呢?

然而,通过狡猾的发明,物理学家提出了几种选择,以解决不考虑光量子与物质相互作用期间的能量损失的问题。 首先,他们记得几乎任何物质都由以某种方式相互作用的原子组成。 通常,这些相同的原子彼此之间形成相当牢固的键并组装成分子。 但是最后的考虑对我们而言并不重要,因为原子之间形成了新的键-分子键。 并且该连接的长度以一定的周期变化。 因此,两个原子的系统可以数学地描述为谐波振荡器。 在量子力学中,物质就是这样的一组谐波振荡器。



我的下一次通过类似于我的大女儿在解决几何问题时定期站起来,说:“让这个角度为30度。” 假设“让光量子和物质的相互作用力小到可以忽略不计”听起来大致相同。 Steeper只是现代定量论者的信条-Schrödinger方程式本身并不能推论出,而是假定的。 然而,这种思维方式使得以某种方式描述量子力学系统中发生的过程成为可能。 当然,这里的关键词是“某种程度上”。 该定义还包括James-Cummings模型,该模型描述了在严格限制系统条件下,只有一个原子甚至两个原子与一个振荡器的相互作用。



看来是什么问题? 由于存在交互作用,因此必须将其考虑在内。 但是,即使对于上述的“真空中的球形马”,实际上只是试图描述原子结构的这个薛定ding方程也只能用“一个质子-一个电子”系统来求解。 其他所有都是近似值。 不过,例如,我想详细了解同一激光器中正在发生什么。 这就是说它是一个和平的量子。 此外,对量子系统基本特性的误解可能导致基于量子密码学方法的通信通道受损。 而这种偏执的说法是来自军方的武库。

虽然,让我们仍然谈论和平技术。 最和平的量子过程是光合作用。 实际上,它已成为量子物理学家试图理解的机制。 同样,在最简单的模型上-两级原子和一个模式。 但是已经考虑到光与物质的强相互作用,这大约是能级的60%。 我们记得,对于光与物质之间相互作用的力很大的情况,没有计算方法。 因此,建模应运而生,称为量子仿真。 科学家们使用超导电路创建了一个模型,您可以在该模型上看到相互作用的强度。 您可以通过某种入射或科学的拍子来跟踪它-这不仅是当振荡器以一定周期振荡时,而且是当振荡器振荡的幅度(振幅)开始以周期振荡时(请参见下图)。 这些节拍可以在实验中固定。



您问,如何知道节拍应该出现在那里? 当粒子只能在能级之间进行一个能量转换时,这种简单的系统仍然可以在计算机上进行计算。 更复杂的事情几乎是不可能的。 只有用笔才能组装一个量子位系统,然后将它们冷却至百分之一的开尔文并进行测量。 因此,NUST“ MISiS”的地下室继续定期变成莫斯科最冷的地方。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN408739/


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