Magiaa, kvanttilaskentaa ja suprajohtavuutta

Lontoon Queen Mary -yliopiston fyysikko Chris White yhdessä kaksoisveljensä professori Martin Whiten kanssa Adelaiden yliopistosta ovat havainneet yllättävän yhteyden suuren hadronitörmäyttimen (LHC) ja kvanttilaskennan tulevaisuuden välillä.

Tietylle kvanttijärjestelmälle magia on mitta, joka kertoo meille, kuinka vaikeaa on tehdä laskentaa ei-kvanttitietokoneella. Mitä korkeampi taika, sitä enemmän tarvitsemme kvanttitietokoneita kuvaamaan käyttäytymistä.

Kvanttijärjestelmien maagisten ominaisuuksien tutkiminen tuottaa syvällisiä oivalluksia kvanttitietokoneiden kehitykseen ja käyttöön.

Tämä uusi tutkimus osoittaa ensimmäistä kertaa, että LHC tuottaa rutiininomaisesti "magiaa". Tutkimalla huippukvarkkien, raskaimpien tunnettujen perushiukkasten käyttäytymistä LHC:ssä, tutkijat ovat ennustaneet, että "maagisia huippukvarkkeja" valmistuu hyvin usein.

Tällä löydöllä on merkittäviä vaikutuksia magian ymmärtämiseen ja mahdollisesti parantamiseen muissa kvanttijärjestelmissä. "Vaikka lomittuminen, jossa hiukkaset kytkeytyvät toisiinsa, on ollut kvanttitutkimuksen pääpaino", selittää professori Chris White, "työmme tutkii huippukvarkeissa esiintyvää "taikuutta", joka pohjimmiltaan mittaa, kuinka hyvin hiukkaset soveltuvat tehokkaiden kvanttitietokoneiden rakentamiseen.

Professori Martin White lisää: "ATLAS-kokeessa on jo havaittu todisteita kvanttilomittumisesta.

White veljesten tutkimus tasoittaa tietä kvantti-informaatioteorian ja korkeaenergisen fysiikan välisen yhteyden syvempään ymmärtämiseen. "Opiskelemalla "taikuutta" huippukvarkkituotannossa", professori Chris White sanoo, "luomme uuden sillan näiden kahden jännittävän fysiikan alueen välille." Lisäksi tämä tutkimus korostaa LHC:n potentiaalia ainutlaatuisena alustana kvanttiteorian rajojen tutkimiseen.

Tämä löytö ei koske vain maailmankaikkeuden raskaimpia hiukkasia; kyse on vallankumouksellisen uuden tietojenkäsittelyparadigman potentiaalin vapauttamisesta hehkuttavat tutkijat.

Huoneenlämpöisten suprajohteiden etsintään liittyen Queen Mary University of Londonin fyysikkojen ryhmä on tuonut esiin perustavanlaatuisen käsityksen suprajohtavan lämpötilan ylärajasta.

Tämä löytö viittaa siihen, että huoneenlämpöinen suprajohtavuus saattaa todellakin olla mahdollista universumimme lakien puitteissa.

Professori Kostya Trachenko ja kollegat paljastavat uusimmassa työssään, että suprajohtavan lämpötilan yläraja TC liittyy olennaisesti luonnon perusvakioihin - elektronin massaan, elektronin varaukseen ja Planck-vakioon. Tämänkaltaiset vakiot hallitsevat kaikkea atomien stabiilisuudesta tähtien muodostumiseen sekä hiilen ja muiden elämälle välttämättömien alkuaineiden synteesiin.

Ryhmän havainto osoittaa, että yläraja vaihtelee sadasta tuhanteen Kelviniin – alue, joka sisältää mukavasti huonelämpötilan.

"Tämä löytö kertoo meille, että perusvakiot eivät sulje pois huoneenlämpöistä suprajohtavuutta", sanoi professori Pickard Cambridgen yliopistosta, tämän tutkimuksen toinen kirjoittaja. "Se antaa toivoa tutkijoille: unelma on edelleen elossa."

Aiheista aiemmin:

Kosmisen palapelin simulointia

Tulevaisuuden kubitti luotiin kvanttiprosessoriin

Johtaa sekä sähköä että energiaa täydellisesti