Articolo bonus nella colonna degli ospiti di Quantum Particulars: "Insegnare la storia dell'industria atomica quantistica con DesqtopMOT" - All'interno della tecnologia quantistica

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Brian Siegelwax discute il valore educativo di desqtopMOT di Infleqtion.

By Autore ospite pubblicato il 30 gennaio 2024

"Quantum Particulars" è una rubrica editoriale che presenta approfondimenti esclusivi e interviste con ricercatori, sviluppatori ed esperti quantistici che esaminano le sfide e i processi chiave in questo campo. Questo articolo bonus è stato scritto da Brian Siegelwax, concentrandosi su Inflessione desqtopMOT, parte della piattaforma Oqtant per educatori.

Nel mese di dicembre 2023, Inflessione ha lanciato il suo Ottante servizio di materia quantistica. Ora, nel gennaio 2024, Infleqtion lancia desqtopMOT, il suo piattaforma da banco per atomi freddi. Come educatore, entrambi questi prodotti hanno lo scopo di aiutarti a istruire e responsabilizzare i tuoi studenti. Quindi, una domanda logica è: quale dovresti scegliere per la tua classe?

La risposta breve è che sono complementari. In effetti, possono essere pensati come due parti di una storia.

Parte 1: esercitarsi con desqtopMOT

desqtopMOT è un sistema hardware fisico pratico con un elemento software che consente agli studenti di apprendere gli strumenti chiave dell'industria atomica quantistica all'interno di un laboratorio didattico. È una piattaforma per insegnare la meccanica quantistica attraverso le interazioni luce-materia. I tuoi studenti apprenderanno il background teorico dal curriculum e quindi utilizzeranno desqtopMOT per sperimentare sugli atomi. Lo useranno per controllare la creazione di campioni atomici e sviluppare e testare ipotesi.

desqtopMOT include:

Un sistema di vuoto
Una fonte di atomi di rubidio
Ottiche e breadboard per l'erogazione del fascio
Un sistema laser stabilizzato
Una cella spettroscopica di riferimento
Un curriculum completo in più capitoli con due livelli di apprendimento, base e avanzato
Un'interfaccia Python con controllo in tempo reale (modello avanzato)

Gli esperimenti sono applicabili al cronometraggio basato sull'atomo, al rilevamento quantistico e all'informatica quantistica, quindi migliorerai le competenze e l'occupabilità dei tuoi studenti.

In un elenco non esaustivo, il curriculum prevede lezioni di:
• fisica dell'atomo freddo
• immagini
• laser
• raffreddamento e intrappolamento del laser
• ottica e fotonica
• misurazioni quantistiche
• spettroscopia
• ingegneria e scienza del vuoto

Una foto di una nuvola MOT Rb (punto rosa pallido) all'interno di una cella. Immagine per gentile concessione di Allie Weary, Hannes Bernien Lab presso l'Università di Chicago per gentile concessione di Infleqtion.

desqtopMOT ti consente di offrire ai tuoi studenti un'esperienza di apprendimento davvero coinvolgente. I monitor possono essere impostati in modo che gli studenti possano avere una visione migliore, ma possono anche, a turno, osservare direttamente l'hardware. Se spegni le luci della tua classe, grazie alla fluorescenza emessa dagli atomi derivanti dall'eccitazione del laser, i tuoi studenti potranno “vedere” la nuvola di Rubidio nella trappola. Gli esperimenti si svolgeranno letteralmente davanti ai loro occhi.

Parte 2: Creare materia quantistica con Oqtant

In quanto servizio sulla materia quantistica – di fatto, l'unico servizio sulla materia quantistica al mondo – Oqtant è accessibile tramite il cloud; tutto ciò di cui i tuoi studenti hanno bisogno è l'accesso a Internet. È completamente accessibile tramite smartphone, quindi i tuoi studenti non devono necessariamente avere un laptop per usarlo.

Oqtant fornisce ai tuoi studenti atomi già raffreddati, estraendo desqtopMOT e consentendo loro di approfondire il comportamento quantistico dei sistemi ultrafreddi. Utilizzando un portale senza codice o un'API Python chiamata Oqtant API o OqtAPI (pronunciato "octopi"), i tuoi studenti saranno in grado di:

Controllare la creazione della materia quantistica
Esplora interferenza, coerenza, tunneling, atomistica, comportamento non lineare, sovrapposizione, superfluidità e altro ancora
Osservare le transizioni di fase e l'evoluzione
Sviluppa e verifica ipotesi

Una breve digressione per i lettori che non hanno familiarità con la materia quantistica:

Con i magneti, un insieme di atomi raffreddati al laser è sospeso all'interno di una camera a vuoto ultraelevato. La tecnica di raffreddamento ha vinto un premio Nobel. Quando gli atomi si raffreddano, una frazione di essi si condensa e inizia ad occupare lo stesso stato quantico. Questa materia quantistica, chiamata condensato di Bose-Einstein (BEC), può essere pensato come un atomo gigante o superatomo. Ha dimensioni macroscopiche, è rappresentato da una singola funzione d'onda e si comporta come un'unica entità. Il BEC è il quinto stato della materia, insieme a solido, liquido, gas e plasma.

A seconda del fuso orario, Oqtant ha la possibilità di funzionare in tempo reale. Se è online e non ci sono lavori in coda, il primo lavoro dei tuoi studenti dovrebbe essere eseguito in circa un minuto. Se è offline, i tuoi studenti possono mettere in coda i lavori in qualsiasi momento e verranno eseguiti in sequenza quando Oqtant torna online. Secondo il suo FAQ, il programma è:

Oqtant è online ogni due settimane, escluse le festività statunitensi e le interruzioni di manutenzione programmate. Il programma per le settimane online è dal lunedì al giovedì, dalle 10:3 alle 7:XNUMX MT (UTC-XNUMX). Le eccezioni al programma saranno annunciate il prima possibile.

Oqtant ha:

una guida alle app Web
una FAQ di Oqtant
un tour interattivo
Risorse API Python
un video di 55 minuti
un video di 5 minuti
un articolo di 87 pagine
note tecniche su evaporazione RF, materia quantistica e imaging

I tuoi studenti possono inviare fino a 10 lavori al giorno in modo assolutamente gratuito. È possibile acquistare lavori premium, aumentando questa quota fino a 100 lavori al giorno. Questi lavori premium hanno la priorità nel sistema e vengono eseguiti prima di qualsiasi lavoro gratuito in coda. Puoi creare un team che consentirà ai tuoi studenti di condividere le tue quote premium.

Conclusione: utilizzo di desqtopMOT per gli studenti

Se ti capita di partecipare SPIE Photonics Ovest, faranno atomi freddi con desqtopMOT allo stand 7207 tutto il giorno martedì e mercoledì. Le dimostrazioni dei prodotti in formato lungo dei capitoli e un esperimento del capitolo 6 si svolgeranno alle 2:XNUMX di entrambi i giorni. Il team sta riflettendo su come proteggerlo dall'illuminazione in modo che tu possa "vedere" la nuvola di rubidio con i tuoi occhi, senza l'aiuto di alcun tipo di ingrandimento.

Puoi esplorare Oqtant proprio adesso.

Se utilizzati insieme, i tuoi studenti conosceranno l'intera storia dell'industria atomica quantistica.

Brian N. Siegelwax è un progettista indipendente di algoritmi quantistici. È noto per i suoi contributi nel campo dell'informatica quantistica, in particolare nella progettazione di algoritmi quantistici. Ha valutato numerosi framework, piattaforme e utilità di calcolo quantistico e ha condiviso le sue intuizioni e scoperte attraverso i suoi scritti. Siegelwax è anche un autore e ha scritto libri come "Dungeons & Qubits" e "Scegli la tua avventura quantistica". Scrive regolarmente su Medium su vari argomenti relativi all'informatica quantistica. Il suo lavoro include applicazioni pratiche dell'informatica quantistica, recensioni di prodotti dell'informatica quantistica e discussioni sui concetti dell'informatica quantistica.

Categorie:
Articolo ospite, calcolo quantistico, riparazioni, Software

Tag:
Brian Siegelwax, Inflessione, Ottante