1. МИЛАН МИЛОШЕВИЋ
ПРИРОДНО-МАТЕМАТИЧКИ ФАКУЛТЕТ У НИШУ
Нобелова награда за
физику за 2012. годину
СЕМИНАР ЗА НАСТАВНИКЕ ФИЗИКЕ ОСНОВНИХ И
СРЕДЊИХ ШКОЛА ЗАЈЕЧАРСКОГ И БОРСКОГ ОКРУГА
Зајечар, 2. јул 2013
2. • Серж Арош
(1944, Casablanca, Morocco)
Collège de France, Paris,
France, École Normale
Supérieure, Paris, France
• Дејвид Вајнленд
(1944, Milwaukee, WI, USA)
National Institute of Standards
and Technology, Boulder, CO,
USA, University of Colorado,
Boulder, CO, USA
Ко?
David J. WinelandSerge Haroche
4. • Посматрање и мерење квантног система
без нарушавања његових особина
• Појединачне честице – тешко их је изоловати,
губе квантна својства у интеракцији са
“спољњим” светом
• Само “мисаони експерименти”
• Средина 1980-тих: независно један од другог, два различита метода
• Д. Вајнленд: “заробљени” наелектрисани атоми (јони); мерење фотонима
• С. Арош: “заробљени” фотони; мерење атомима
Како?
5. • Техника развијена 1970-тих за наелектрисане честице
• Паул и Демелт: Нобелова награда, 1989. година
• Први експерименти:
• 1975 - Вајнленд са сарадницима (Mg+)
• 1978 – Њуаусер са сарадницима (Ba+)
• Јонске замке – високи вакум, комбинација статичког и
осцилаторног електромагнетног поља
• Један јон или линеарне замке (више јона)
Јон у замци
Фото: National Institute of Standards and Technology image gallery
3 x Be+ јони
6. • Осцилаторно кретање јона
• Два скупа квантних нивоа
• Вибрациони мод (кретање у замци) - спољашњи
• Електронски нивои у јону - унутрашњи
• Купловани емисијом или апсорпцијом
светлости
• Видљиви након побуђивања ласером
• Специјално подешен пулс ласера “шаље”
јон у стање суперпозиције – истовремено
два стања
Јон у замци
Фото: Quantum simulations with Ions (Qsim), University of Innsbruck, Institute of
theoretical Physics; Johan Jarnestad/Royal Swedish Academy of Sciences
35 x Mg+ јони
7. • Серж Арох – супротан метод
• Фотони микроталаса “заробљени”
између два огледала, на око 3 cm
• Огледала – суперпроводни материјал, охлађена ~0К
• Један фотон вишеструко одбија у интервалу од 1/10 секунде
• Фотон пређе око 40000 километара (обим Земље)
• Могућа манипулација и мерење “заробљеног”
фотона
Фотон у замци
Фото: Johan Jarnestad/Royal Swedish Academy of Sciences
8. • Ридбергови атоми
• Електрони у побуђеним стањима
• полупречник 125 нанометара, 1000 пута већи од “обичних”
• Шаљу један по један, интерагују са фотоном
• Интеракција мења фазу атома
• Упоређивање стања атома пре и после проласка кроз
“замку” даје информације о стању фотона
Фотон у замци
9. • Квантна механика – “невидљив” свет, догађаји
се одигравају супротно нашим очекивањима
и законима “макросвета”
• Суперпозиција – честица истовремен у више стања
• “Шредингерова мачка”
• Мачка је у стању суперпозиције – “жива и мртва”
• Посматрање је преводи у једно од та два стања
• Прави експеримент:
• Јони и фотони у улози мачке
• Сплетеност (entanglement)
Парадокси квантне механике
Фото: Wikipedia
10. • Теоријски модел 1995. године (Cirac, Zoller)
• Заробљени јони
• Квантни битови (qubits) “кодирани” у енергетским нивоима јона
• Слаба интеракција са околином, дуго живе
• Кјубит – 0 или 1 у истом тренутку!?!?!
• 1 кјубит => два стања, 2 => 4 стања, N => 2N стања...
• 300 кјубита => више симултаних стања него атома у свемиру
• 2003. година – логичке операције на два кјубита
• Данас – до 14 кјубита
• основна логичка кола
• Много практичних проблема за конструкцију рачунара
Kvantni računari
11. • The Nobel Prize in Physics 2012 - Popular Information“.
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/popular.html
• "The Nobel Prize in Physics 2012 - Advanced Information".
http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/advanced.html
• The 2012 Nobel Prize in Physics: Trapping and Measuring Particle States
http://galileospendulum.org/2012/10/09/the-2012-nobel-prize-in-physics-trapping-and-
measuring-particle-states/
• IOPscience – 2012 Nobel Prize Collection
http://iopscience.iop.org/page/Nobel
• An Introduction to Quantum Computing for Non-Physicists
http://arxiv.org/abs/quant-ph/9809016v2
Више информација: