sme.sk
 
diplomovka.sme.sk » Katalóg » Univerzita Komenského » Fakulta matematiky, fyziky a informatiky » Iná katedra » Entanglement: Kvantové korelácie v mnohočasticových...

Meta:

Za prácu už hlasovalo
37 čitateľov
Zaujala aj vás? Hlasujte!
Martin Plesch
Centrum pre výskum kvantovej informácie, Fyzikálny ústav SAV

Dostupný celý text práce:
PDF
r. 2001

Školiteľ:
Prof. RNDr. Vladimír Bužek, DrSc.

Kľúčové slová:
Previazanie, entanglement, kvantová fyzika

Vedný odbor:
PRÍRODNÉ VEDY » Fyzikálne vedy » Všeobecná fyzika a matematická fyzika

Škola:
Univerzita Komenského » Fakulta matematiky, fyziky a informatiky » Iná katedra

Dublin Core:
Dublin Core verzia

MARC21XML:
Verzia vo formáte MARC21XML

OAI:
Verzia pre Iniciatívu otvorených archívov

BibTex:
Verzia vo formáte BibTex

Upozornenie: obsah diplomovej práce je chránený autorským zákonom č. 618/2003 Z.z.

Entanglement: Kvantové korelácie v mnohočasticových systémoch

Martin Plesch (Školiteľ: Prof. RNDr. Vladimír Bužek, DrSc.) | pridané: 29. mája 2007

Abstrakt diplomovej práce:

Diplomová práca sa venuje špecifickej vlastnosti niektorých kvantových systémov - entanglementu. Entanglement, alebo previazanie, je zvláštna forma korelácie, ktorou môžu byť kvantové systémy spojené.

Keď sa začiatkom 20. storočia začala do povedomia nie len fyzikov, ale celej verejnosti dostávať kvantová fyzika, znamenalo to významný prelom. Človek bol nútený pripustiť svoj omyl tak, ako to urobil iba niekoľkokrát v histórii (a že to často nebolo jednoduché, ukazujú kruté osudy prvých zástancov heliocentrickej sústavy). Museli sme si priznať, že všetko to, čo okolo seba vidíme a vnímame, čo považujeme za tak samozrejmé ako modrú oblohu alebo hrejúci oheň, je len priblíženie skutočnosti, ktorá stále zostáva zahalená rúškom tajomstva. Naša každodenná skúsenosť nás učí, že na konkrétne otázky existujú konkrétne odpovede. Vieme povedať, koľko vec váži či meria, ako dlho niečo trvalo a kde presne sa to stalo. Kvantová mechanika ale hovorí, že sa nemôžeme pýtať, čo je to vlastne svetlo, kde presne je elektrón. Nie preto, že by sme odpoveď nepoznali, je predsa úlohou bádateľov klásť si podobné otázky. Odpoveď nikdy nedokážeme pochopiť, rovnako ako nikdy nemôžeme vysvetliť slepému človeku rozdiel medzi červenou a modrou farbou; ako spieval Karel Kryl:

... chceš hluchým vyprávět, co píseň znamená, a slepým co jsou křídla labutí? ...

Aj keď bol matematický formalizmus na svete, trvalo niekoľko rokov, kým sa fyzici zhodli na tom, čo vlastne znamená. V dnešnej dobe je vo väčšine odbornej verejnosti preferovná pravdepodobnostná (kodanská

Kodanská podľa dánskeho mesta, kde sa konalo stretnutie fyzikov, na ktorom bol dohodnutý spoločný pohľad na problematiku interpetácie kvantovej mechaniky.) interpretácia kvantovej mechaniky. A to aj napriek tomu, že prináša mnoho vnútorných paradoxov a predpokladá veci, ktoré sú ťažko zlučiteľné s našou každodennou skúsenosťou a priam sa priečia zdravému rozumu. Naučili sme sa bez veľkého pozastavenia prijímať, že pri meraní sa stav častice skokom mení a že meracie prístroje sa nedajú popisovať kvantovomechanicky. Pripúšťame tak hneď na začiatku, že teória nie je úplná, pretože potrebuje elementy popisované inou teóriu, aby sa dala vôbec použiť. Na druhej strane sú ale jej výsledky natoľko prevratné, že musí byť akceptovaná.

Samozrejme, existujú aj iné teórie chápania a interpretovania známej matematiky. Každá z nich má svoje výhody a snaží sa svojím spôsobom spojiť to, čo poznáme z bežného sveta s tým, čo hovoria rovnice. Každá z nich má však aj svoje nevýhody a vnútorné problémy, ktoré ich zaraďujú len do zoznamu alternatívnych interpetácií ku kodanskej.

Všetko toto sú zrejme dôvody, prečo aj na prahu nového tisícročia nachádzame aj v oblastiach jednoduchej kvantovej mechaniky problémy, ktoré sú neprebádané. Myšlienky kvantovej komunikácie a kvantových počítačov lákajú aj laikov, ktorí si od nich sľubujú radikálnu zmenu v spôsobe spracovania dát a informácie, ktorá sa stala v poslednom desaťročí snáď najčastejšie skloňovaným slovom vôbec.

V mojej diplomovej práci sa pokúšam poskytnúť ucelený pohľad na kvantovú väzbu - entanglement, podľa možnosti čo najširšiemu okruhu čitateľov. V druhej kapitole je historický a vecný prehľad o tom, ako sa na kvantové korelácie prišlo, ako boli experimentálne dokázané a tiež ako sa dajú teoreticky a prakticky (aj keď to dosiaľ len v laboratóriách) využiť. Snažil som sa, aby každý, kto absolvoval kurz elementárnej kvantovej mechaniky, dokázal bez ďalších znalostí prečítať túto časť a pochopiť, čo to entanglement je, prečo je taký zvláštny a dôležitý a tiež to, prečo sa dosiaľ nepodarilo využívať ho efektívnejšie.

Kvantová informácia, zakódovaná napríklad v stave elektrónu so spinom (1/2) alebo v polarizácii fotónu je ďaleko krehkejšia a zraniteľnejšia pod vplyvom okolitého prostredia ako klasická. Na to, aby sme boli v budúcnosti schopní využívať prednosti, ktoré poskytuje, musíme vypracovať algoritmy na predchádzanie a nápravu chýb, ktoré vplyvom prostredia vznikajú. V tretej kapitole rozoberám jeden z možných scenárov vhodný hlavne pre prostredie so silným vplyvom a ukazujem, za akých okolností je výhodné ho použiť. Jedná sa o kódovanie bitu kvantovej informácie (v ďalšom texte nazývanom qbit) do priestoru stavov, ktorý vznikol z pôvodnej častice a niekoľkých ďalších rovnakých častíc (je to istá obdoba klasického spôsobu kódavania opakovaním, keď tú istú informáciu posielam niekoľkokrát). Využijem však silu kvantovej väzby a stavy nekódujem do niekoľkonásobných kópií, ale do symetrického stavu. Výsledkom je potom, pre daný model a parametre pôsobenia prostredia, optimálny počet častíc, do ktorých je vhodné stav kódovať.

Štvrtá kapitola je venovaná úplne inému problému. Jedná sa o čisto fenomenologický pohľad na entanglement v konkrétnom fyzikálnom modeli. Vybral som si Isingov model v jednom rozmere s priečnym magnetickým poľom, lebo z klasického pohľadu je veľmi dobre preskúmaný. Snažím sa ukázať, že štúdium časového vývoja entanglementu medzi jednotlivými časticami aj v malých systémoch môže ukázať niektoré zaujímavé skutočnosti, ktoré nie sú z klasického pohľadu na model zrejmé. Pokúsil som sa tiež hladať náznaky fázových prechodov v modeli s malým počtom častíc a overoval som niektoré nerovnosti pre miery entanglementu, ktoré dosiaľ neboli všeobecne dokázané.

Diskusia k vedeckej práci:

Dostupnosť diplomovej práce:

Diplomovú prácu poskytne autor na záujemcom na požiadanie (pošlite autorovi správu cez doleuvedený formulár).

Diplomovú prácu si môžete stiahnuť z nášho portálu:
zdroj/plesch_martin.pdf 1 412 370 B.

Diplomová práca sa nachádza v knižnici tejto vysokej školy:
Univerzita Komenského - Fakulta matematiky, fyziky a informatiky - Iná katedra

Univerzita Komenského v Bratislave, Fakulta matematiky, fyziky a informatiky, Knižničné a edičné centrum
Mlynská dolina, Pavilón 1
Bratislava 4
842 41
http://www.fmph.uniba.sk/

Kontakt na autora diplomovej práce

Správa pre diplomanta/autora:

Bezpečnostný kód:
Kontrola
 

Bibliografický odkaz

PLESCH, Martin: Entanglement: Kvantové korelácie v mnohočasticových systémoch [ Diplomová práca ] Univerzita Komenského, Fakulta matematiky, fyziky a informatiky, Iná katedra. Školiteľ: Prof. RNDr. Vladimír Bužek, DrSc.. Rok obhajoby: 2001

Diploma Thesis:

Entanglement: quantum correlations in many-particle systems

Martin Plesch (Supervisor: Prof. RNDr. Vladimír Bužek, DrSc.) | added: 29. mája 2007

Abstract of diploma thesis:

The thesis is dealing with a specific property of some quantum systems - with entanglement. It is a specific kind of correlation which can connect some quantum systems in an intrinsic non-classical way.

The thesis is dealing with a specific property of some quantum systems - with entanglement. It is a specific kind of correlation which can connect some quantum systems in an intrinsic non-classical way.