Kvantemekanik. Atomernes vilde verden. Klaus Mølmer. unı vers



Relaterede dokumenter
Kvantecomputing. Maj, Klaus Mølmer

Skønhed En engel gik forbi

jan faye Kvantefilosofi ved erkendelsens grænser?

Universet. Fra superstrenge til stjerner

Kvanteinformation, kvantekryptografi

Fysikforløb nr. 6. Atomfysik

Det fleksible fællesskab

På de følgende sider kan du læse om nogle af de overvejelser du bør gøre dig, hvis du påtænker at skifte din bolig ud.

en fysikers tanker om natur og erkendelse

Mænd. Køn under forvandling. Kenneth Reinicke. unı vers

KØN I HISTORIEN. Agnes S. Arnórsdóttir og Jens A. Krasilnikoff. Redigeret af. Aar h u s Uni v e r sit e t s forl a g

Gymnasieøvelse i Skanning Tunnel Mikroskopi (STM)

Guldbog Kemi C Copyright 2016 af Mira Backes og Christian Bøgelund.

Skabende kunstterapi. Hanne Stubbe teglbjærg. a arh u S u nivers itets forlag

Hvad sker der når computeren flytter væk fra skrivebordet? Hvorfor er kvantecomputeren fremtidens supercomputer?

Kathrine Vitus. Paedagoger. perkere. Etniske minoritetsbørn i det sociale system. Aarhus Universitetsforlag

Redigeret af Inge Kaufmann og Søren Rud Keiding

LYS I FOTONISKE KRYSTALLER 2006/1 29

Kvanteteleportering og kvanteinformation. Anders S. Sørensen Quantop, center for kvanteopik Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet

Psyken. mellem synapser og samfund

NÅR DU ER SIGTET ELLER HAR EN DOM. - Til personer med nedsat funktionsevne

Det sociale arbejdes daglige praksis

R e l i g i o n e n s f r e m t i d

Mobilitetsmani Det mobile liv og rejsers betydninger for moderne mennesker

nordbomønstre Dragtsnit fra Middelalderen Aarhus Universitetsforlag I S B N

I hjertet af skolesundhedsplejen

Forældreperspektiv på Folkeskolereformen

Kvantefysik. Objektivitetens sammenbrud efter 1900

Lærebogen i laboratoriet

Skoleledelse og læringsmiljø

Ulla Sjørup. Drengene efter pigerne

K a r e n P a l l e s g a a r d M u n k COP NG. Manual til kvalitativ mikroanalyse

Atomers elektronstruktur I

Klimaets sociale tilstand

Klima, kold krig og iskerner

Materialiseringer. Nye perspektiver på materialitet og kulturanalyse. Redaktion. Tine Damsholt. Dorthe Gert Simonsen. Aarhus Universitetsforlag

Årsplan/aktivitetsplan for matematik i 6.c

July 23, FysikA Kvantefysik.notebook

Dokumentation af programmering i Python 2.75

Niels Bohr Institutet. Kvanteinternettet. Anders S. Sørensen Hy-Q Center for Hybrid Quantum Networks Niels Bohr Institutet Københavns Universitet

Anmeldelse. Jens Hebor, The Standard Conception as Genuine Quantum Realism. Odense: University Press of Southern Denmark 2005, 231 s.

UNDERVISNING I PROBLEMLØSNING

DEN SAMMENBRAGTE FAMILIE

Torben Weinreich. Børnelitteratur. mellem kunst og pædagogik. Roskilde Universitetsforlag

Tiden er nu kommet til den tredje måling i undersøgelsen Inklusionspanelet.

Lys på (kvante-)spring: fra paradox til præcision

Verdens alder ifølge de højeste autoriteter

overlap En læreguide om en udstilling i et krydsfelt

Program 1. del. Kvantemekanikken. Newton s klassiske mekanik. Newton s klassiske mekanik

Naturvidenskab. En fællesbetegnelse for videnskaberne om naturen, dvs. astronomi, fysik, kemi, biologi, naturgeografi, biofysik, meteorologi, osv

tidsskrift for sprogog kulturpædagogik

DØMMEKRAFT. i byggeriet

Om at løse problemer En opgave-workshop Beregnelighed og kompleksitet

Ugebrev 4 Indskolingen 2016

Bamse Polle. i 1. klasse

BIT-evaluering efteråret 2013

KOM I GANG MED AT MALE

Relativitetsteori. Henrik I. Andreasen Foredrag afholdt i matematikklubben Eksponenten Thisted Gymnasium 2015

Værd at vide om eksamen

II. Herefter fortsætter delprøven som en samtale mellem de to prøvedeltagere.

Spørgeskema vedrørende nye designforslag til Boligportal.dk

Kenneth Duelund. Guppyer

Kvantecomputeren. Klaus Mølmer. QUANTOP - Danmarks Grundforskningsfonds Center for Kvanteoptik. Institut for Fysik og Astronomi, Aarhus Universitet

den kvantemekaniske computere. Hvis man ser på, hvordan Fysik Ved hjælp af atomer og lys, er det muligt at skabe en computer, som

Malene Erkmann GRUNDBOG I DIGITALE KOMPETENCER

Jeg har hørt, at I har lært alt om venner, og jeg ved, at I alle er meget hjælpsomme.

Skriftlig Eksamen i Moderne Fysik

Digitale læremidler som forandringsmotor

Konkurrence tatens pædagogik

UNDERVISNING RÅDGIVNING VEJLEDNING Center for Special Undervisning - for unge og voksne CSU Nykøbing Sj. - en afd.

ANDERS NØRGAARD LAURSEN FAST DRIFTSSTED JURIST- OG ØKONOMFORBUNDETS FORLAG

»Jeg havde ikke lyst til at bruge kompetencehjulet

Sprogbrug og sprogfunktioner i to kontekster

Danmark som grøn vindernation

Beboerportræt: "Når jeg skriver, er det som terapi for mig. Så kommer mine tanker ud gennem fingrene"

STRANDPARKSKOLEN. Thomas Koppels allé 10, 2450 København SV STØT DIT BARNS LÆSEINDLÆRING

Prøver evaluering undervisning

Første indstilling af ipad

Den sikre vej til job. Ph.d.:

SIKKER CYKLIST digitalt undervisningsmateriale

14 U l r i c h B e c k

Indholdsfortegnelse. LÆS MERE PÅ

Thomas Harboe Metode og

Hvor er det dog en overvældende følelse, at stå her med eksamensbeviserne i. hænderne, huerne på hovedet - og formentligt en gang god sprit i blodet!

HVOR FORSVINDER RØGEN HEN?

Hold rent under og efter implantatbehandling

Denne side er købt på og er omfattet af lov om ophavsret. Uanset evt. aftale med Copy-Dan er det ikke tilladt at kopiere eller indscanne

Syddjurs Kommune. Erfaring og sikkerhed! Sæt x ved Ole Kristiansen. Rosenholm. Tidligere viceborgmester i

Tør du tale om det? Midtvejsmåling

Forældretilfredshed 2015

Janni Lind Sørensen, Børnehuset Ellebo Betina Baade Jensen, Børnegården Vinterselev Vejleder: Line Skov Hansen

Atomare kvantegasser. Michael Budde. Institut for Fysik og Astronomi og QUANTOP: Danmarks Grundforskningsfonds Center for Kvanteoptik

så nu kan du indstille dig på at indkassere fem store pengegevinster inden for de kommende uger!!!

ysikrapport: Maila Walmod, 1.3 HTX, Rosklide I gruppe med Morten Hedetoft, Kasper Merrild og Theis Hansen Afleveringsdato: 28/2/08

Gruppeopgave kvalitative metoder

OGFILM TERROR. rambo iii fight CluB starship troopers BrAZil the siege minority report independence DAY Alien mad CitY the truman show

gladsaxe.dk Helhed og sammenhæng i børns liv i overgangen fra dagtilbud til SFO og skole 3. udgave

Forventet bane for alfapartiklerne. Observeret bane for alfapartiklerne. Guldfolie

Et udtryk på formena n kaldes en potens med grundtal a og eksponent n. Vi vil kun betragte potenser hvor grundtallet er positivt, altså a>0.

Transkript:

Kvantemekanik Atomernes vilde verden Klaus Mølmer unı vers

Kvantemekanik Atomernes vilde verden

Kvantemekanik Atomernes vilde verden Af Klaus Mølmer unı vers

Kvantemekanik Atomernes vilde verden Univers 11 Forfatteren og Aarhus Universitetsforlag 2010 Tilrettelægning: Jørgen Sparre Omslag: Jørgen Sparre Tegninger: Troels Marstrand Forsideillustration: Troels Marstrand Bogen er sat med Adobe Garamond og Stone Sans Ebogsproduktion; Narayana Press 1. udgave, 2. oplag 2011 ISSN 1904-4992 ISBN 978 87 7934 506 5 Aarhus Universitetsforlag Århus Langelandsgade 177 8200 Århus N København Tuborgvej 164 2400 København NV www.unipress.dk Fax 89 42 53 80

INDHOLD 1. Splittede skæbner og kvantecomputere 7 2. Den klassiske fysik 17 3. Kvanteteorien opstår 31 4. Kvantemekanikken 45 5. Kvantemekanikkens fortolkning 71 6. Den kvantemekaniske verden 105 7. Kvantefeltteori 121 8. Kvanteteknologier 143 Afrunding 169 Yderligere læsning 171 Ord, begreber og personer 173 Copyright 181

kapitel 1 SPLITTEDE SKÆBNER OG KVANTECOMPUTERE Den eneste fejl ved at vandre en tur Er, at vejene altid forgrenes, Og alle de skæbner, som ligger på lur, Umuligt vil kunne forenes. Så går man en tur, bør man splittes i to, Så ofte Ens vejbane kløftes og senere mødes et sted, hvor i ro, Ens splittede skæbner kan drøftes. PIET HEIN I kvantemekanikkens mikroskopiske verden er Piet Heins vision i det citerede Gruk ikke bare en underfundig tanke. Kvanteteoriens mest markante brud med den klassiske fysik er, at den tillægger partikler muligheden for at være flere steder på samme tid. Man ser således i fysik- og kemieksperimenter, at elektroner og atomer har følerne ude på en måde, som ikke kan forklares, hvis de er begrænsede til at bevæge sig ad enkelte veje som i den klassiske fysik. Piet Heins drøftelser finder ikke sted i atomernes verden, men vi kan i eksperimenter og mere indirekte i stoffers makroskopiske opførsel se konsekvenserne af de atomare partiklers splittede skæbner. Selvom mikroskopiske partikler opfører sig meget specielt, skal man ikke forvente, at vi kan lure dem kunsten af og selv begynde at være flere steder på samme tid, men forskning i de seneste år har forsøgt at udnytte den mikroskopiske verdens splittede skæbner i revolutionerende nye design for computere, hvor man koder tal i mikroskopiske partiklers bevægelse. Når en og samme partikel kan være flere steder på samme tid, får det computeren til at regne på flere tal på samme tid, og det sker vel at mærke under udnyttelse af indhold

8 univers kvantemekanik resurser, som normalt kun ville have kunnet håndtere et enkelt tal ad gangen. Perspektiverne for en sådan kvantecomputer er så lovende, at der arbejdes intenst og investeres store beløb i udviklingen af teknikker, der skal gøre det muligt for os at indlæse tal i enkelte atomer og manipulere atomerne, så de fysiske data omdannes fra input til output fra en opgaves formulering til dens besvarelse. Det var et stort skridt på vejen i denne forskning, da regnestykket 15 = 3 5 blev løst ved Massachusetts Institute of Tech nology (MIT) i USA i 2002. Det var naturligvis ikke regnestykkets resultat, der var epokegørende, men måden, hvorved det var opnået: Når man får udleveret et tal som 15 og bliver bedt om at skrive det som et produkt af to tal, er det naturligt at prøve sig frem: Man undersøger for eksempel, om 2 går op i 15, og derefter om 3 går op i 15, og her viser opgaven sig allerede at være løst. Havde vi i stedet ledt efter to tal, der ganget sammen giver 1961, skulle man være meget heldig for allerede i første eller andet forsøg at finde ud af, at 37 går op i 1961. Forskningsgruppen ved MIT fandt, at 15 = 3 5, ved at kode forskellige samtidige talværdier i atomkernerne i en kemisk forbindelse og udnytte kvantefysikkens splittede skæbner til at tjekke alle kandidater på samme tid. For et tal med nogle hundrede cifre ville antallet af mulige faktorer være ufatteligt meget større, og alverdens supercomputere ville ikke kunne klare opgaven og finde den rette løsning, om de så fik en milliard år til opgaven. En kvantecomputer med samme regnehastighed som en enkelt moderne pc ville, hvis den fandtes, kunne bruge den samme teknik, MIT-gruppen benyttede sig af, og finde en løsning på få minutter. Der er en helt speciel grund til, at det at finde tal, der går op i store tal, har kunnet stimulere interessen for og trække massive investeringer til forskningen i kvantecomputing, og den har at gøre med national sikkerhed, økonomisk kriminalitet og lyssky emner, som kan fylde en hel stribe spændingsromaner. Herodot fortæller om Histiaeus, der i det 6. århundrede før vor tidsregning skulle sende sin søn en fortrolig besked og tatoverede den i hovedbunden på en kronraget slave. Efter at håret var groet ud og skjulte beskeden for selv en omhyggelig kropsvisitation, sendte han slaven af sted. I vores moderne tidsalder med telefon og internet er det ikke en hensigtsmæssig måde at sende hemmelige beskeder på, og der er da også udviklet matematiske metoder, så selv folk, indhold