黑洞對日?；瘜W(xué)中發(fā)現(xiàn)的量子信息的影響

沒有什么比那些被稱為空間扭曲、吞噬物質(zhì)的可憎之物更能使量子物理學(xué)變得一團糟了黑洞.如果你想轉(zhuǎn)身薛定諤的雞蛋變成一個信息煎蛋卷，只需找到一個事件視界讓他們放下。

根據(jù)萊斯大學(xué)和美國伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的理論物理學(xué)家和化學(xué)家的說法，基礎(chǔ)化學(xué)能夠幾乎同樣有效地擾亂量子信息。

該團隊使用了數(shù)學(xué)工具半個多世紀(jì)前開發(fā)起來，以彌合已知的半經(jīng)典物理學(xué)和量子效應(yīng)之間的差距。超導(dǎo)電性.他們發(fā)現(xiàn)反應(yīng)粒子的微妙量子態(tài)以驚人的速度和效率被打亂，接近于與黑洞.

“這項研究解決了化學(xué)物理學(xué)中一個長期存在的問題，這與量子信息在分子中被擾亂的速度有關(guān)。說萊斯大學(xué)物理理論家彼得·沃林斯（Peter Wolynes）。

“當(dāng)人們想到兩個分子聚集在一起的反應(yīng)時，他們認(rèn)為原子只執(zhí)行一個單一的運動，即鍵被形成或鍵斷裂。

在原子粘在一起形成分子的經(jīng)典“球和棍子”模型背后，是一個復(fù)雜得多的宇宙，它與賭博的數(shù)學(xué)比工程學(xué)有更多的共同點。

在量子景觀中，隨著粒子的命運交織在一起，可能性狀態(tài)可以像撲克游戲中的賠率一樣上升和下降。反應(yīng)中的每一次曲折——每一個新電子，每一個增加的質(zhì)子——都會翻轉(zhuǎn)一張新牌，以微妙但關(guān)鍵的方式改變賭注。

與經(jīng)典物理學(xué)中粒子基于足夠的能量測量鍵合或反彈的全有或全無事件不同，量子態(tài)涉及偶然因素，這些因素可以在不支付通行費的情況下看到障礙被突破。

稱為隧道，這些量子破壞者可以使繪制量子態(tài)的演化變得更加困難。一開始只是一個干凈的賭注，很快就會變成一個混亂的爛攤子，這取決于無數(shù)因素來理解。

一種分解定義的微小變化的方法量子混沌使用一種稱為時序外相關(guān)器（OTOC）的東西。它們最初在1960年代被開發(fā)用于模擬超導(dǎo)性，幾十年后卷土重來，以理解信息在黑洞中的傳播方式。

“OTOC隨時間增加的速度告訴你，量子系統(tǒng)中信息被打亂的速度有多快，這意味著還有多少隨機狀態(tài)被訪問。說伊利諾伊州厄巴納-香檳化學(xué)家Martin Gruebele。

該團隊的計算表明，隧道最有可能發(fā)生在需要很少能量反應(yīng)的受限粒子群中，特別是當(dāng)它們保持在足夠低的溫度下時。

事實上，在這種抽搐反應(yīng)中出現(xiàn)隧道的這種趨勢可以在亞皮秒的時間尺度上擾亂量子信息。那是在黑洞的球場上，黑洞是獲取量子態(tài)并將它們?nèi)繐v碎成平淡紙漿的真正大師。

奇怪的是，當(dāng)這些相同的反應(yīng)發(fā)生在更真實世界的環(huán)境中時——例如笨重的溶液或材料的生物湯——同樣的擾亂行為是”淬火".

希望通過找到在化學(xué)水平上繪制量子混沌的正確工具，工程師可能能夠微調(diào)材料，以最大限度地減少不需要的隧穿，或者控制它用于創(chuàng)新應(yīng)用。

“有可能將這些想法擴展到流程中，在這些流程中，您不僅會在一個特定的反應(yīng)中進(jìn)行隧道化，而且會進(jìn)行多個隧道化步驟，”Gruebele說，“因為這就是許多新的軟量子材料（如鈣鈦礦）中的電子傳導(dǎo)所涉及的，這些材料被用于制造太陽能電池之類的東西。

這項研究發(fā)表在PNAS項目.

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