O grande mistério sobre a origem do universo é como os aglomerados de estrelas, sistemas planetários, galáxias e outros objetos que vemos agora conseguiu evoluir a partir do nada. Há uma crença generalizada dentro da comunidade científica de que o nascimento de estrutura no universo encontra-se no cruzamento de uma transição de fase quântica e que quanto mais rápido a transição é atravessada, mais estrutura que gera. Novas descobertas importantes contradizer essa crença.
Um novo estudo traduziu o dictum de Goldilocks "não muito quente ou muito frio, apenas para a direita" para o mundo quântico e geração de emaranhamento quântico - a ligação dentro e entre matéria e luz -e sugere que o universo começou "nem muito rápido nem demasiado lenta. "
Ao estudar um sistema que casais matéria e luz juntos, como o próprio universo, os pesquisadores descobriram agora que cruza uma transição de fase quântica em velocidades intermédias gera os mais ricos, a estrutura mais complexa. Essa estrutura se assemelha a "defeitos" em um espaço de outra maneira lisa e vazia. Os resultados são publicados na Physical Review A, jornal principal da sociedade física americana.
"Nossos resultados sugerem que o universo foi" cozinhado "em apenas as velocidades corretas", disse Neil Johnson, professor de física na Universidade de Miami Escola de Artes e Ciências e um dos autores do estudo. "Nosso estudo fornece um modelo simples que pode ser realizado em um laboratório em um chip, para explorar como tal estrutura defeito se desenvolve como a velocidade das mudanças de cozinha."
O estudo lança uma nova luz sobre como gerar, controlar e manipular o entrelaçamento quântico, uma vez que os defeitos conter aglomerados de entrelaçamento quântico de todos os tamanhos. Os resultados são a chave para uma nova geração de tecnologias futuristas - em particular, a computação quântica ultra-rápida, a criptografia quântica UltraSafe, de alta precisão metrologia quântica, e até mesmo o teletransporte quântico de informações.
"Quantum emaranhamento é como o 'bitcoin" que financia o universo em termos de interações e informação ", disse Johnson. "É o molho mágico que conecta juntos todos os objetos no universo, incluindo a luz ea matéria."
A imagem abaixo mostra "está bem" estrutura que emerge quando você dirige um sistema que contém a luz ea matéria (como o universo), nem muito rápido nem muito lento através de uma transição de fase quântica. Ele ilustra as conclusões do estudo intitulado "Enhanced dinâmica emaranhamento luz-matéria de condução nem muito rápido nem muito lento", publicado na revista Physical Review A.
No mundo em todos os dias, uma substância pode sofrer uma transição de fase a temperaturas diferentes; por exemplo, a água se transformará em gelo ou vapor quando suficientemente frio ou quente. Mas no mundo quântico, o sistema pode sofrer uma transição de fase à temperatura de zero absoluto, simplesmente alterando a quantidade de interacção entre a luz e a matéria. Esta transição de fase gera entrelaçamento quântico no processo.
Johnson gosta de comparar a emergência de estruturas de matéria de luz altamente emaranhadas, como a transição de fase quântica é atravessada, com a forma como os pedaços de mingau aparecem do "nada", quando você aquecer o leite e aveia.
"Se você cruzar a transição na velocidade certa (cozinhar na velocidade direita), as estruturas (caroços) que aparecem são muito mais complexas - mais" saboroso "- do que ao cruzar rápido ou lento", disse Johnson. "Uma vez que é uma transição de fase quântica que está sendo cruzados, as estruturas que aparecem conter aglomerados de emaranhamento quântico".
Os resultados do estudo, intitulado "dinâmica de emaranhamento luz-matéria aprimorada de condução nem muito rápido nem muito lento", são robustos para uma ampla gama de tamanhos de sistema, eo efeito é realizável usando montagens experimentais existentes em condições realistas. OL Acevedo, do Universidad de los Andes, na Colômbia, é o primeiro autor do estudo. Os outros co-autores de Universidad de los Andes são L. Quiroga e FJ Rodriguez.
"Emaranhamento quântico Entendimento em sistemas de luz-matéria é sem dúvida o problema fundamental na física", disse Johnson.
O papel atual abre uma nova linha de investigação nesta área. Além disso, ele oferece uma oportunidade única para projetar e construir novos sistemas de nanoestrutura que aproveitar e manipular efeitos entrelaçamento quântico. Os investigadores estão agora a olhar para especificar as condições precisas que experimentalistas vai precisar, a fim de ver o efeito entrelaçamento quântico reforçada que eles prevêem.
O Galaxy diário via http://www.as.miami.edu/news
Crédito da imagem: Oscar Acevedo, Universidad de los Andes, e Neil Johnson, da Universidade de Miami. O estudo é uma colaboração entre a Universidade dos Andes na Colômbia e da Universidade de Miami.
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