Los investigadores del Centro de Información Cuántica y Biología Cuántica de la Universidad de Osaka utilizaron iones atrapados para demostrar la propagación de los cuantos vibracionales como parte de una caminata aleatoria cuántica. Este trabajo se basa en su control exquisito de iones individuales usando láseres, y puede conducir aNuevas simulaciones cuánticas de sistemas biológicos.
Aquí hay un juego simple que puedes jugar con un grupo de amigos. Todos se alinean hombro con hombro, y luego cada persona lanza una moneda para decidir el clima para dar un paso adelante o atrás. Después de algunas rondas de lanzamientos, encontrarásque su línea ordenada se habrá extendido al azar. Si bien este juego parece muy simplista, los científicos han descubierto que estas "caminatas aleatorias" son increíblemente útiles para explicar diversos fenómenos, desde la difusión molecular hasta los problemas de estadística y probabilidad.
Entre las características muy extrañas de la mecánica cuántica, las leyes de la física que gobiernan el comportamiento de objetos pequeños como átomos individuales, se encuentra la sorprendente combinación de aleatoriedad y previsibilidad. En particular, mientras que la probabilidad de encontrar una partícula en un determinadola ubicación se extiende de manera predecible a lo largo del tiempo, como ondas en el estanque, cuando realmente se realiza una medición, existe una incertidumbre inherente. Esto hace que las caminatas aleatorias cuánticas sean fundamentalmente diferentes de sus contrapartes convencionales.caminar puede interferir consigo mismo, creando un patrón de oscilación distinto.
Los científicos de la Universidad de Osaka comenzaron creando un cristal artificial atrapando una hilera de cuatro iones de calcio con láser. Los iones aún podían influenciarse entre sí con su carga eléctrica. Luego, el equipo demostró que podían comenzar a vibrar un ión brillandoun láser separado en él.
Esta vibración mínima posible, llamada fonón, actuó como un paquete de energía que podría pasar a un ion vecino. Como explica la primera autora, Masaya Tamura, "al emplear la capacidad de preparar y observar un fonón localizado, su propagación en unEl cristal lineal de cuatro iones se puede observar con una resolución de un solo sitio ". Al esperar varios períodos de tiempo de hasta 10 milisegundos, las ubicaciones de los fonones medidos coincidían con las predicciones teóricas".
"Nuestro sistema que usa fonones ofrece una plataforma para realizar simulaciones cuánticas para estudiar preguntas abiertas en química y biología", dice el autor principal Kenji Toyoda. "Por ejemplo, se ha planteado la hipótesis de que la increíble eficiencia del 95% de la fotosíntesis depende, al menosen parte, sobre el hecho de que las caminatas aleatorias cuánticas actúan de manera diferente en comparación con la aleatoriedad clásica. El sistema que se muestra aquí puede resolver estos y otros problemas importantes ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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