Den sjove måde at manipulere atomer på

Med deres potentiale til at udføre beregninger langt uden for konventionelle supercomputers rækkevidde, maskiner, der udnytter visse kvantefysiske fænomener, forventes at ændre måden, verden løser komplekse problemer på. De vil hjælpe forskere med at udvikle mere effektive solceller og mere effektive lægemidler, og endda have indflydelse på kunstig intelligens. Dette skyldes, at i modsætning til nutidens computere, der fungerer ved at manipulere binære bits, der findes i en af ​​to tilstande, en 0 eller en 1, kvantecomputere bruger qubits, eller kvantebits. Disse repræsenterer en tilstand af et atom eller elementarpartikel (såsom spin) med en evne til at lagre flere værdier på én gang, et fænomen kendt som superposition.

Sådanne systemer involverer forestillingen om kvanteindvikling - hvad Albert Einstein engang kaldte uhyggelig handling på afstand. De kan ikke beskrives uafhængigt af hinanden, uanset hvor langt fra hinanden de er. Takket være denne sammenfiltrede ejendom, individuelle qubits kunne kobles til hinanden på en sådan måde, at de kan besidde oplysninger om resten af ​​registret. Dette giver kvantecomputere mulighed for at behandle data samtidigt kontra sekventielt, kører algoritmer på rekordtid. Imidlertid, det er en reel udfordring at generere sammenfiltring og administrere qubits.

Gå ind i det EU-finansierede RYSQ-projekt, der har gjort store fremskridt med at forbedre forskernes forståelse af kvantesystemer med mange organer. Projektet sluttede i 2018, men et hold forskere, spiludviklere, designere og billedkunstnere baseret på projektpartner Aarhus Universitet har for nylig udviklet en sjov måde at undervise i dynamikken i komplekse systemer. Holdet mener, at dets spil og simulator kaldet Rydbergator kan være gavnligt for kvanteberegning.

Hvordan virker det?

Spillet fokuserer på atomer, der interagerer med hinanden på stor afstand. Som det kan ses på holdets hjemmeside, spillet gør brug af den danske fysiker Niels Bohrs model af atomet, hvor elektroner inde i atomerne hopper mellem forskellige tilstande. Disse er kendt som grundtilstanden og den ophidsede tilstand. Jordtilstanden refererer til det energiniveau, en elektron normalt indtager. Hvis den får ekstra energi, for eksempel, hvis den absorberer en foton eller en lyspakke, eller kolliderer med et atom eller en partikel i nærheden, en elektron kan blive ophidset.

Det samme websted siger:"Modellen tegner sig for spektroskopiske undersøgelser af den svenske videnskabsmand Johannes Rydberg, og især det afslører, at elektroner kan gå i kredsløb om atomkernen på stor afstand, meget gerne de ydre planeter i solsystemet. Sådanne kredsløb omtales som Rydberg -stater, med atomelektronen placeret på en bane, der er langt fra den ioniske kerne. "Når det sker, selv elektroner i andre atomer langt væk påvirkes i deres bevægelse, og dette resulterer i komplekse mønstre af jordede og ophidsede tilstandsatomer i store atomensembler.

Det treårige Rydberg Quantum Simulatorer (RYSQ) -projekt blev oprettet for at udnytte alsidigheden af ​​Rydberg-atomer for at imødekomme en række kvantesimuleringer. En video præsenterer spillets funktioner og inviterer seeren til at udforske spillet og simulere excitation af atomer til Rydberg -stater.