Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà vật lý đề xuất một ‘mô phỏng lượng tử’ mới: một thiết bị dựa trên laser có thể được sử dụng để nghiên cứu một loạt các hệ thống lượng tử. Nghiên cứu nó, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các photon có thể hành xử giống như các lưỡng cực từ ở nhiệt độ gần bằng 0 tuyệt đối, tuân theo định luật cơ học lượng tử. Trình mô phỏng đơn giản có thể được sử dụng để hiểu rõ hơn các tính chất của vật liệu phức tạp trong các điều kiện khắc nghiệt như vậy.
Một ví dụ về hệ thống lượng tử phức tạp là nam châm được đặt ở nhiệt độ thực sự thấp. Gần bằng không tuyệt đối (-273,15 độ C), các vật liệu từ tính có thể trải qua cái gọi là “quá trình chuyển pha lượng tử”. Giống như quá trình chuyển pha thông thường (ví dụ băng tan thành nước hoặc nước bay hơi thành hơi), hệ thống vẫn chuyển đổi giữa hai trạng thái, ngoại trừ gần điểm chuyển tiếp, hệ thống biểu hiện sự vướng víu lượng tử – tính năng sâu sắc nhất được dự đoán bởi cơ học lượng tử. Nghiên cứu hiện tượng này trong các vật liệu thực là một nhiệm vụ đầy thách thức đối với các nhà vật lý thực nghiệm.
Nhưng các nhà vật lý do Vincenzo Savona dẫn đầu tại EPFL hiện đã đưa ra một trình giả lập lượng tử hứa hẹn sẽ giải quyết vấn đề. “Trình giả lập là một thiết bị quang tử đơn giản, có thể dễ dàng chế tạo và chạy với các kỹ thuật thử nghiệm hiện tại”, Riccardo Rota, postdoc tại phòng thí nghiệm của Savona, người đứng đầu nghiên cứu cho biết. “Nhưng quan trọng hơn, nó có thể mô phỏng hành vi phức tạp của các nam châm thực, tương tác ở nhiệt độ rất thấp.”
Trình mô phỏng có thể được xây dựng bằng các mạch siêu dẫn – nền tảng công nghệ tương tự được sử dụng trong các máy tính lượng tử hiện đại. Các mạch được ghép với các trường laser theo cách mà nó gây ra sự tương tác hiệu quả giữa các hạt ánh sáng (photon). Rota nói: “Khi chúng tôi nghiên cứu trình giả lập, chúng tôi thấy rằng các photon hoạt động giống như các lưỡng cực từ trong quá trình chuyển pha lượng tử trong vật liệu thực”. Nói tóm lại, giờ đây chúng ta có thể sử dụng các photon để chạy một thí nghiệm ảo trên nam châm lượng tử thay vì phải tự thiết lập thí nghiệm.
“Chúng tôi là những nhà lý luận,” Savona nói. “Chúng tôi đã đưa ra ý tưởng cho trình mô phỏng lượng tử cụ thể này và mô hình hóa hành vi của nó bằng cách sử dụng mô phỏng máy tính truyền thống, có thể được thực hiện khi trình mô phỏng lượng tử xử lý một hệ thống đủ nhỏ. Phát hiện của chúng tôi chứng minh rằng trình mô phỏng lượng tử mà chúng tôi đề xuất là khả thi, và chúng tôi bây giờ trong các cuộc nói chuyện với các nhóm thử nghiệm, những người muốn thực sự xây dựng và sử dụng nó. “
Có thể hiểu được, Rota rất phấn khích: “Trình giả lập của chúng tôi có thể được áp dụng cho một lớp rộng các hệ lượng tử, cho phép các nhà vật lý nghiên cứu một số hiện tượng lượng tử phức tạp. Đó là một tiến bộ thực sự đáng chú ý trong sự phát triển của các công nghệ lượng tử.”
Nguồn tin tức:
Tài liệu được cung cấp bởi Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :