Adiabatiske genveje:Kort og sødt i kvanteverdenen

Langsomt og omhyggeligt at udføre en opgave kan give os et produkt af høj kvalitet. Det kan opsummeres med det populære ordsprog "let gør det." Men hvad nu hvis der skal betales en høj pris for langsomhed? Tid er en knap ressource, og Hvad er mere, et godt resultat er ikke garanteret, da vi let kan blive forstyrret eller afbrudt af forskellige sager og begivenheder, hvis vi tager for lang tid. Så det er klart, at vi ofte er interesserede i at gøre tingene godt, men også hurtigt. Et modstridende ordsprog illustrerer dette igen for os:"kort og sødt." Denne dagligdags forestilling kan også anvendes i fysiklaboratorier og især ved håndtering af systemer, såsom naturlige eller kunstige atomer, som fysikere og ingeniører bruger til at forsøge at skabe nye kvanteteknologier designet til at foretage beregninger, der i øjeblikket er umulige; eller for at opnå sikker, spionbeskyttet kommunikation, sensorer med hidtil uset følsomhed, og ultranøjagtige målinger af tid og andre fysiske størrelser.

I kvanteverdenen er 'adiabatiske' processer de processer, hvor systemkontrollerne modificeres langsomt. Selvom de er udbredt i oprettelse eller ændring af stater uden at spændende det system, vi agter at kontrollere, de er berørt af de samme problemer, der er nævnt i det foregående afsnit:mangel på tid og en betydelig sandsynlighed for at blive forstyrret. De er alvorlige problemer i denne sammenhæng, da kvantesystemtilstande har en tendens til at være meget sarte, de nedbrydes hurtigt og mister de meget værdifulde, mærkelige kvanteegenskaber, såsom muligheden for at udforske forskellige stier på samme tid. At gøre tingene værre, i en alt for lang periode kan et atom ende med at flygte fra fælden, der indeholder det.

"Adiabatiske genveje" er teknikker designet til at komme uden om de vanskeligheder, der lige er blevet omtalt:dette indebærer at opnå de samme resultater som langsomme adiabatiske processer, men inden for kort tid. Udtrykket dukkede op for første gang i 2010 i et papir, der blev offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve af forskere på UPV/EHU med samarbejdspartnere fra Tyskland og Frankrig. Siden da, disse ideer er blevet udviklet af forfatterne af papiret og af mange andre grupper, og mange eksperimenter er blevet kørt med alle former for kvantesystemer. Det faktum, at genvejene i 2018 alene blev nævnt eller brugt i over 1, 500 papirer giver en idé om den eksponentielle vækst i applikationer. Begrebet "adiabaticity shortcut" har også spredt sig ud over kvanteområdet til områder som optik, at fremstille mere kompakte enheder; eller ingeniørarbejde, hvor overraskende, det kan muliggøre en mekanisk kran, for eksempel, at blive accelereret uden at sikkerheden går på kompromis.