Kaaoksen pitäminen loitolla kvanttimaailmassa

03.03.2026

Cornell-Dynaaminen-jaadytys-voi-suojata-kvantti-300-t.jpgKvantti-informaation säilyttäminen on avainasemassa hyödyllisten kvanttilaskentajärjestelmien kehittämisessä. Mutta vuorovaikutuksessa olevat kvanttijärjestelmät ovat kaoottisia ja noudattavat termodynamiikan lakeja, mikä lopulta johtaa informaation menetykseen.

Fyysikot ovat jo pitkään tienneet oudosta poikkeuksesta, jota kutsutaan dynaamiseksi jäätymiseksi, kun tarkasti viritetyillä taajuuksilla ravistetut kvanttijärjestelmät kiertävät näitä lakeja. Mutta kuinka kauan tämä ilmiö voi viivästyttää termodynamiikkaa?

Cornellin fyysikot ovat uuden matemaattisen viitekehyksen kautta osoittaneet, että jäätynyt tila voidaan vakauttaa riittävän kauan, jotta siitä tulee hyödyllinen strategia informaation säilyttämiseksi kvanttijärjestelmissä. Tämä voi olla lupaava tapa ylläpitää koherenssia kvanttitietokoneissa, kun kubittien määrä skaalautuu miljooniin.

"Se on kuin kysyisi, miten voi välttää fysiikan lakien lopulta valtaamasta alaa?" sanoi Debanjan Chowdhury, fysiikan apulaisprofessori. "Tämä on ollut yksi suurimmista avoimista ongelmista kvanttimaailman monikappalejärjestelmien alalla."

Analyyttisten laskelmiensa avulla Chowdhury ja kaksi hänen tutkimusryhmänsä jäsentä havaitsivat, että vaikka kvanttijärjestelmiä voidaan ohjata säilyttämään informaatiota erittäin pitkiä aikoja – mahdollisesti lähestyen maailmankaikkeuden ikää – jäätynyt tila ei ole pysyvä ja väistämättä lämpenee erittäin harvinaisten kvanttiprosessien kautta.

"Tässä ilmiössä on jotain erityistä", Chowdhury sanoi. "Se ei kestä ikuisesti, mutta nyt voimme laskea tarkasti, kuinka kauan suojaus kestää. Aikaskaalat ovat eksponentiaalisesti pitkiä aiheen tekijän läsnä ollessa. Informaatio voidaan säilyttää erittäin, erittäin pitkän ajan."

Järjestelmä ei kuitenkaan pysy luonnostaan jähmettyneenä itsestään ja tutkimus osoittaakin teoreettisesti, miten koherenssi lopulta häviää.

"Useimmiten järjestelmä pysyy vakaana, mutta silloin tällöin se tekee äkillisen kvanttihypyn eri tilaan", Haoyu Guo sanoi. "Kuvittele pallo, joka seisoo hiljaa laaksossa ja ilmestyy odottamatta seuraavaan laaksoon – ei vierimällä ylämäkeen, vaan kulkemalla itse vuoren läpi, mikä on mahdollista vain kvanttifysiikan avulla."

Chowdhuryn mukaan jatkuva jaksollinen käyttö tarkasti viritetyillä taajuuksilla aiheuttaa hienovaraisen kvanttimekaanisen prosessien peruuntumisen, mikä johtaa kaaokseen ja tutkimuksen tulos on kuin kvanttikaaoksen melua vaimentavat kuulokkeet.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttisimulaatio: kollektiivisten ilmiöiden näkyvyyden parantaminen

17.03.2026Silmästä inspiroitunut tekoiho antaa roboteille etätunnistusta
16.03.2026Suprajohtavuudelle uusi lämpötilaennätys
16.03.2026Aurinkoenergiajärjestelmän tehokkuusrajan murtaminen
14.03.2026Mesoskaalan uimareista lääkerobotteja kehon sisään
14.03.2026Valopulssit ja laaksotroniikka tietotekniikalle
13.03.2026Kuinka puolijohde-elektrodit voivat tuottaa vihreää vetyä
13.03.2026Dynaaminen valon kätisyyden kierre
13.03.2026Kvanttimateriaalilla läpimurto spintroniikkaan
13.03.2026Ääniaaltojen Hall-ilmiö
12.03.2026Kohti aivomaisempaa tekoälytekniikkaa

Siirry arkistoon »