Zero absolutne usprawni komputery?

Superzimne cząstki „pomogą” nam zrozumieć świat. Tak przynajmniej mniemają naukowcy, którym udało się laserem schłodzić cząstki dipolarne prawie do zera absolutnego. Warunkiem bezwzględnym skuteczności systemu byłoby jednak posiadanie komputera kwantowego.

Superzimne cząstki „pomogą” nam zrozumieć świat. Tak przynajmniej mniemają naukowcy, którym udało się laserem schłodzić cząstki dipolarne prawie do zera absolutnego. Warunkiem bezwzględnym skuteczności systemu byłoby jednak posiadanie komputera kwantowego.

Laser chłodziłby cząstki dipolarne, a te w ekstremalnej temperaturze ujawniałyby zupełnie niezwykłe właściwości – podobnie jak rzecz ma się z atomami schłodzonymi w okolice minus 273 stopni Celsjusza. Uczeni z Yale University w New Haven w stanie Connecticut wymyślili sobie, że wykorzystując te właściwości w komputerach kwantowych, udałoby się opracować superurządzenia, dzięki którym można by rozgryźć nierozwiązywalne jak na razie problemy fizyczne czy chemiczne.

Zanim jednak naukowcy wymyślili zastosowania dla superzimnych cząstek, chcieli sprawdzić, czy dipola będą zachowywać się podobnie jak atomy, kiedy schłodzi się je do temperatury ok. minus 273 stopni Celsjusza. Ciekawość eksperymentatorów dorównywała tutaj chyba wielkością uporowi, z jakim podchodzili oni do realizacji samego procesu schładzania dipoli. Zadanie bowiem wcale nie było łatwe do wykonania: cząsteczki oziębia się laserem znacznie trudniej niż atomy. W tych drugich coraz niższe temperatury osiąga się dzięki temu, że światło zostaje pochłonięte, a później wyemitowane. To zaś wiąże się z obniżeniem energii kinetycznej samego atomu i jego temperatury.

W cząsteczkach obecność wiązań i sąsiedztwo różnych atomów powodują, że laserowe schładzanie nie musi przebiegać tak modelowo jak w atomach. Tu może zacząć wibrować, tam zmienią się stany energetyczne, dojdzie do modyfikacji spinu... - łatwo nie jest. Dlatego próbuje się schładzać cząsteczki niejako na raty: najpierw atomy jednego rodzaju, potem następnego itd. Eksperymentatorzy uparli się jednak, by w ich doświadczeniu schładzaniu poddać od razu całą cząsteczkę.

I udało się! Cząstki dipolarne schłodzono do temperatury 300 mikrokelvinów. Naukowcy wykorzystali do tego laser emitujący kolorowe światło. Wprawdzie, jak sami zauważają, byli już tacy, którym udało się w doświadczeniach osiągnąć lepsze chłodzenie, ale nie było nikogo, kto uzyskałby tak silne oziębienie całych cząstek. Wykonawcy tego eksperymentu udowodnili, że laserem można chłodzić cząsteczki in situ. (Jak na razie udało się to w odniesieniu do molekuł fluorku strontu, ale szlak został przynajmniej przetarty.)

Fajnie, ale do czego się to może przydać?...

I tak zrodził się pomysł na wykorzystanie bardzo zimnych dipoli w komputerach kwantowych - po to, by urządzenie umiało rozgryzać problemy, które na razie uznawane są za nierozwiązywalne.

Jak na razie to czysta teoria. Nie wiadomo również, czy komputer kwantowy mógłby być lepszy od zwyczajnego komputera w rozwiązywaniu problemów. Przekonamy się o tym dopiero, kiedy pierwsza kwantowa maszyna z superzimnymi cząstkami wykona swoje pierwsze zadanie.

Źródło: Nature