Авторы исследования с экспериментальной установкойЧитать ria.ru в Физики из Германии, Италии и США экспериментальным путем получили минимальное время, необходимое для перемещения атома из одного места в другое без изменения его квантового состояния. Результаты важны в том числе для определения предельного времени сложных операций в квантовых компьютерах. Исследование опубликовано в журнале Physical Review X.Нарушения, связанные с воздействием окружающей среды, ухудшают производительность квантовых компьютеров, поэтому один из способов снижения внешних эффектов — производить расчеты как можно быстрее. Но в квантовом мире тоже есть свои ограничения скорости — слишком быстрое выполнение вычислений приводит к потере информации.Для простых двухуровневых квантовых систем, таких как электрон, который может иметь два направления вращения, теоретический предел скорости был предсказан двумя советскими физиками Леонидом Мандельштамом и Игорем Таммом более 60 лет назад. Они показали, что максимальная скорость квантового процесса зависит от неопределенности энергии, то есть от того, насколько «свободна» управляемая частица по отношению к ее возможным энергетическим состояниям: чем больше у нее энергетической свободы, тем быстрее она может перемещаться.
Однако некоторые квантовые технологии, такие как атомные интерферометры, требуют, чтобы система перемещалась между многими квантовыми состояниями. Ограничения скорости таких многоуровневых систем до сих пор не были предсказаны или измерены.
Исследователи из Боннского университета вместе с коллегами из Массачусетского технологического института, университетов Гамбурга, Кельна и Падуи экспериментально выяснили, где именно находится этот предел. Для этого они использовали атом цезия и два лазерных луча, идеально наложенных друг на друга в противоположных направлениях. Такая суперпозиция, которую физики называют интерференцией, создала стоячую световую волну — последовательность возвышенностей и долин, которые никуда не двигаются.
