Fisika Quantum Itu adalah cabang sains yang berkaitan dengan partikel terkecil di alam semesta, seperti atom, elektron, Foton (Partikel cahaya) dan partikel subatomik lainnya seperti quark.
Di dunia sehari -hari, pada skala yang dapat kita lihat, hal -hal cenderung mengikuti hukum fisika klasik. Namun, ketika mendekati partikel yang lebih kecil, fisika klasik berhenti bekerja dengan cukup baik dan aturan Mekanika kuantum ikut bermain.
Beberapa konsep utama fisika kuantum adalah bahwa partikel seperti elektron dapat berperilaku seperti gelombang, dan sebaliknya (dikenal sebagai Dualitas Partikel Gelombang); Dua partikel dapat dihubungkan sedemikian rupa sehingga jika mengukur satu, dia langsung tahu sesuatu tentang yang lain (kusut kuantum); dan partikel kuantum dapat berada di banyak keadaan pada saat yang sama sampai diamati (quantum tumpang tindih).
Apa itu tumpang tindih kuantum?
Dalam kehidupan sehari -hari, sesuatu hanya bisa dalam satu keadaan pada saat yang sama: sakelar lampu hidup atau mati, kucing sudah mati atau hidup. Di dunia kuantum, hal -hal tidak bekerja dengan cara yang sama. Overlap kuantum menjelaskan bagaimana partikel kuantum, seperti elektron, foton atau bahkan atom, dapat ada di beberapa keadaan berbeda pada saat yang sama, pada saat yang sama. Sampai diukur. Sebelum diamati, itu bukan setengah jalan di antara negara -negara, tetapi merupakan “tumpang tindih” dari keduanya pada saat yang sama.
Dalam fisika kuantum, keadaan partikel adalah dijelaskan oleh gelombang Persamaan, yang memberi tahu kita kemungkinan di mana suatu partikel bisa atau apa yang bisa menjadi sifatnya. Gelombang probabilitas ini dapat ada dalam campuran banyak negara.
Apa kucing Schrödinger?
Kucing Schrödinger Ini adalah eksperimen mental terkenal yang menggambarkan bagaimana tumpang tindih bekerja. Bayangkan seekor kucing dalam kotak dengan mekanisme yang memiliki kemungkinan 50/50 untuk membunuhnya, tergantung pada apakah partikel kuantum meluruh secara radioaktif, berubah secara spontan dalam jenis atom yang berbeda dan melepaskan partikel radioaktif seperti elektron.
Sampai seseorang membuka kotak dan mengamatinya, dianggap bahwa kucing itu hidup dan mati tumpang tindih. Ketika mengukur atau mengamati sistem, atau dalam kasus tatapan kucing Schrödinger di dalam kotak, tumpang tindih didasarkan pada keadaan yang pasti dan nasib kucing ditemukan.
Terkait: Fisikawan menciptakan kemajuan terbaik Schrödinger dalam teknologi kuantum
Overlap kuantum telah Diamati secara eksperimental oleh para ilmuwan pada beberapa kesempatan. Contoh terkenal adalah Eksperimen Double -TailedDi mana foton menembak penghalang dengan dua celah, di belakangnya ada layar AA yang mencatat di mana partikel mendarat. Jika Anda mengirim partikel melalui sumbing, Anda mendapatkan pita tunggal di layar, tetapi jika Anda membuka keduanya, Anda mendapatkan pola gangguan yang mirip dengan gelombang dengan beberapa pita di layar, yang juga menunjukkan bahwa partikel dan gelombang dapat bertindak satu sama lain. Mengirim satu partikel secara bersamaan, saya berharap setiap melewati celah atau lainnya. Namun, pola interferensi masih menumpuk, seolah -olah setiap partikel mengganggu dirinya sendiri. Ini berarti bahwa setiap partikel lewat dalam beberapa hal kedua slot pada saat yang sama dan, oleh karena itu, berada dalam tumpang tindih dari kedua kemungkinan
Jika Anda mencoba mengukur slot apa yang dilewati partikel, keruntuhan tumpang tindih: partikel tampaknya telah melewati satu celah dan pola interferensi menghilang, hanya menyisakan dua pita di layar.
Di samping itu, ion Dan molekul yang lebih besar Mereka telah secara eksperimental terperangkap dalam keadaan yang tumpang tindih, dan klorofil telah ditemukan di daun tanaman Gunakan Overlap Quantum untuk memanen lebih efisien dari matahari.
Mengapa tumpang tindih sangat penting dalam komputasi kuantum?
Overlap kuantum juga digunakan sebagai alat di Komputasi kuantum Dan itu adalah alasan utama mengapa komputer kuantum bisa sangat kuat.
Bit biner klasik hanya dapat berada dalam satu keadaan pada saat yang sama: 0 atau 1. Bit -bit ini dikodekan dalam transistor, biasanya terbuat dari silikon, germanio atau semikonduktor lainnya. Dengan tiga bit hadir, mereka dapat memiliki potensi 8 negara bagian yang berbeda: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 dan 111. Untuk memproses semua kemungkinan, komputer klasik harus memverifikasi satu pada saat yang sama.
Pada komputer kuantum, partikel seperti elektron atau foton bertindak sebagai a Qubit (Bit kuantum), yang dapat dalam tumpang tindih 0 dan 1. Tiga qubit dapat dalam tumpang tindih dari 8 negara yang mungkin pada saat yang sama, yang berarti bahwa komputer kuantum dapat memproses jumlah perhitungan yang jauh lebih tinggi secara bersamaan. Dengan tiga qubit hadir, komputer kuantum dapat memproses delapan negara yang tercantum di atas pada saat yang sama.
Kekuatan pemrosesan yang jauh lebih besar ini daripada komputer tradisional dapat berarti bahwa komputer kuantum suatu hari nanti dapat digunakan untuk melakukan simulasi kompleks dalam produk farmasi, pemodelan iklim dan manufaktur. Secara teori, komputer kuantum yang kuat dapat melakukan perhitungan dalam hitungan detik yang akan mengambil Superkomputer yang lebih kuat jutaan tahun untuk menyelesaikannya.
Kapan Hari Kuantum Dunia?
World Quantum Day, perayaan internasional yang dibuat untuk mempromosikan pemahaman publik tentang sains kuantum, dirayakan setiap tahun pada 14 April.
Tanggal, 4/14, dipilih karena 4.14 mewakili tiga digit pertama konstanta Planck (4.135667696 x 10-15 Elektron volts oleh hertz, bulat di 4,14 x 10-15) – Angka penting dalam fisika kuantum.
