写于 2018-12-27 06:01:01| w88优德官网| 体育
<p>允许Marty McFly在1985年电影“回归未来”中回归的技术是神话般的助焊剂电容器,由发明家Doc Brown设计我们现在开发了我们自己的助焊剂电容器,最近在Physical Review Letters While我们不能及时发回DeLorean汽车,我们希望它在通信技术和量子计算中有重要应用我们是如何做到的</p><p>嗯,这与对称性有关在科学中存在多种对称性,包括处理时间反转的对称时间反转对称性是物理学家喜欢思考的复杂的对称性,并且依赖于虚拟和真实的假设</p><p>你制作了一部关于事件发生的电影你可以问:“如果我把电影编辑成向后跑,然后把它展示给我的朋友,他们会说出来吗</p><p>”这似乎显而易见:人们通常不会走路或倒退;溢出的牛奶不会自发地跳回纸箱;高尔夫球并没有奇迹般地从球道向后发射,在球杆捕捉的同时在球座上完美平衡地落地但是在微观层面上,故事并不那么明显</p><p>两个台球的碰撞看起来非常相似相反;对于两个原子的碰撞更是如此</p><p>在一个方向上行进的光束遵循与在相反方向上行进的光束完全相同的物理定律实际上,如果我们用时间替换时间,物理学的基本方程看起来基本相同它的负数这种数学变换逆转了我们方程中的时间流动由于物理学的微观定律似乎在这种数学变换下没有变化,我们说宇宙具有时间反转对称性,即使我们实际上不能实际逆转时间与Doc Brown不同,我们不能让时钟倒退这里有一个概念冲突在宏观尺度上,宇宙的熵 - 一种无序或随机的度量 - 总是增加,所以有一个时间的箭头这在我们的日常生活中是显而易见的经验:炒蛋是不可逆的这种不可逆性是如何从可逆的微观规律中产生的</p><p>这仍然是一个谜团微观可逆性提出了一个重要的技术挑战它使电路周围的电子和无线电信号的转移变得复杂有许多应用工程师希望电路中的电磁信号(如光或无线电波)表现得像汽车一样环形交叉口如下图所示:进入设备端口A的信号应指向端口B;进入B的信号应该进入C口;并且进入端口C的信号应该指向端口A,顺时针方向绕设备一种方法是使用放大器网络根据需要切换信号但是量子力学有一个深刻的结果(“无克隆定理”) )这意味着放大必须总是给信号增加噪声或随机性抱歉发烧友:一个完美的放大器是不可能的如果信号非常弱,那么额外的噪声是无法容忍的,那么用一个称为循环器的设备就可以实现无噪声循环</p><p>设备用于分离往返于敏感电子设备的非常微弱的信号,包括雷达接收器,或现有和未来的量子计算机</p><p>事实证明,这样的设备必须在本地打破时间反转对称性</p><p>如果我们制作了一部关于信号的电影和从循环器开始,向后运行电影,它看起来会有所不同例如,我们会看到一个信号进入端口B并通过端口A离开,而不是通过C但是量子研究实验室中的大多数器件,如反射镜,分束器,激光器,原子不会破坏时间反转对称性,因此不能用作循环器需要其他东西实际的方法来打破真实器件的时间反转对称性是磁场像水中的旋转涡旋一样,磁场具有循环,因为它们来自在电气回路中循环的电流</p><p>磁场定义了带电粒子的旋转方向(顺时针或逆时针),因此也定义了电信号</p><p>物理学家说,一个设备打破时间逆转对称性,他们通常意味着某处有一个磁场商业循环器是电子世界的一个异常现象 与晶体管,二极管,电容器和其他电路元件不同,基础材料科学意味着商用循环器尚未小型化,并且仍然是硬币的大小因此将它们构建成大规模集成微电子电路是一个挑战这将成为一个日益严重的问题因为我们试图在量子计算机芯片上安装数千个量子比特,每个都需要自己的循环器来实现控制和读出我们开发了一种新的方法来构建可以在微芯片上制造的微米级循环器我们想出了如何整合磁通量子 - 磁场的最小单位 - 与微制造电容器和其他超导电路元件,以便时间反转对称可以打破这导致我们新的循环器建议与传统循环器一样,存在磁场但是因为我们可以只使用一个磁通量子,我们的设计可以是微观的我们昵称q的设备uantum flux电容器的电路图与Doc Brown的神话发明有相似之处(可出售,有点)对于历史爱好者而言,我们的设计对你的DeLorean时间机器没有多大帮助:它不会逆转时间但是它的磁场确实打破了所宣传的时间反转对称性,我们希望这些设备能够在未来的量子技术中找到应用</p><p>更快,它们可能在高带宽通信环境中提供帮助,例如人口密集的移动电话基站,或超高速灵敏度雷达,