Martí物理学家Perarnau Llobet:“我们很好地理解了量子世界,描述它的定律非常有效”

2025-05-03 10:47来源:本站

  

  Martí 36岁的佩拉瑙·洛贝特(Perarnau Llobet)正在研究这个奢侈而隐秘的世界,这个世界隐藏着现实的答案,超越了我们的感知,我们运用经典的物理定律来管理世界。他获得了由BBVA基金会和西班牙皇家物理学会颁发的理论物理学青年研究员奖,他与巴塞罗那自治大学的Ramón y Cajal项目合作,揭示了开放量子系统的行为,那些不与环境隔离的系统。该领域将以更低的能耗促进计算,并制造极其精确的传感器,这是个性化医疗等领域的一大希望。

  的问题。微软(Microsoft)、bb0和IBM等跨国公司已经宣布在量子计算方面取得重大进展。围绕这项技术的炒作是合理的吗?

  的答案。由于量子计算的巨大潜力,人们对其寄予了厚望。在执行某些计算时,量子计算机比地球上所有同时工作的计算机更强大。但它们仍然非常不完美,这意味着,尽管看起来你有一台非常强大的机器,但现实是,它并没有那么强大。但获得量子计算机的途径本身就很有趣,因为它使我们能够改进对量子系统的控制,同时为改进传统计算机提供新思路。不可否认的是,它正在导致巨大的科技进步。

  问:什么是开放量子系统?

  答:它是一个与环境接触的系统,不是孤立的。这是几乎所有系统的一个条件。如果你在真空中有一个原子,你可以说没有环境,但是有;当你向它注入能量时,它会与真空相互作用,能量以光子的形式损失掉。环境就在那里,量子系统很容易受到环境的影响。这是非常重要的,因为它让我们理解,例如,退相干,为什么我们从一个有叠加的量子世界到我们的现实世界,在这个世界里,事物不会同时存在于两个地方。开放系统对于我们理解从量子世界到经典世界的过渡是非常重要的。而且在实践中,如果我们想要改进量子计算机,我们必须很好地理解它与环境的相互作用。

  问:你的研究是量子世界和经典世界之间、实验室和日常环境之间的一座桥梁吗?

  答:我们对量子世界了解得很好,我们也有一些定律来描述它,这些定律非常有效,但它确实非常不直观,而且在概念上非常令人震惊和破坏性。我们所做的是利用在非常理想的条件下发生的量子现象,在更现实的情况下理解它们,并描述这种转变。

  问:在开放环境中,量子现象能被控制吗?

  答:我们能做的就是理解它们,并寻找有效的方法来描述环境,利用它来为我们服务。有一些量子态与环境有很强的相互作用,它们很快就会失去能量,但也有一些量子态实际上不会这样做,它们是受保护的,例如,这与量子计算非常相关。了解开放系统的物理特性有助于我们找到利用它的方法。

  问:在实践中,通过理解开放量子系统,我们能得到什么?

  A.一个重要的例子是量子计量学,它试图利用量子现象来提高测量的精度。在这个领域,量子传感器正在开发中,尽管它们对环境是开放的,但对于测量物理量级的微小变化(如磁场或温度)非常有用。今天,原子磁强计已经可以用一种非常无创的方式来测量大脑中的磁场。另一个可能的应用是在细胞中,测量温度及其内部变化。

  问:主要的挑战是什么?

  答:除了量子计量学,我还研究量子热力学,它试图理解不可逆性的起源,耗散,为什么能量会退化成热。这个领域的一个挑战,到目前为止是非常理论化的,将是找到应用,使用这些关于我们在量子尺度上对热力学的理解的理论思想,例如,开发新的低能耗计算方法。

  问:你是怎么做研究的?量子实验室是什么样的?

  答:量子实验室确实是一件令人印象深刻的事情,然而,作为一名理论物理学家,我的办公室要实际得多。我的大部分工作都可以用笔和纸完成,也可以通过计算机模拟完成。我们也经常使用白板来讨论可能的想法、计算和项目——科学是一件非常需要合作的事情。

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