Normalt, for at måle et objekt, skal du interagere med det på en eller anden måde: enten skubbe eller slå, eller du har brug for ekkoet af lydbølger eller en lysstrøm. Kort sagt, det er næsten umuligt at se på et objekt uden nogen interaktion med det. Men der er undtagelser fra enhver regel, og de findes i verden kvantefysik.
Forskere ved Aalto Universitet i Finland foreslår en måde at "se" en mikrobølgepuls uden at absorbere og genudstråle lysbølger. Dette er et eksempel på en speciel måling uden interaktion, når et objekt observeres uden interferens fra mediatorpartikler.
Det grundlæggende begreb "at se uden at røre" er ikke nyt. Fysikere har bevist, at det er muligt at bruge lysets bølgelignende natur til at udforske rummet og ikke få det til at opføre sig som partikler ved at opdele præcist afstemte lysbølger i forskellige baner og sammenligne deres veje.
I stedet for lasere og spejle brugte holdet mikrobølger og halvledere, og dette er en separat præstation. Installationen brugte den såkaldte transmon en enhed til at detektere en elektromagnetisk bølge, der lavede pulser. Selvom de er relativt store efter kvantestandarder, efterligner disse enheder individuelle partiklers kvanteadfærd på mange niveauer ved hjælp af et superledende kredsløb.
"Måling uden interaktion er en fundamental kvanteeffekt, der bestemmer tilstedeværelsen af et lysfølsomt objekt uden irreversibel absorption af fotoner," skriver forskerne i deres publicerede arbejde. "Her foreslår vi konceptet kohærent detektion uden interaktion og demonstrerer det eksperimentelt ved hjælp af et superledende transmonkredsløb i tre niveauer."
Holdet stolede på kvantekohærensen skabt af deres specielle system (objekters evne til at indtage to forskellige tilstande på samme tid, som Schrödingers berømte kat) for at gøre det komplekse skema vellykket. "Vi var nødt til at tilpasse konceptet til de forskellige eksperimentelle værktøjer til rådighed for superledende enheder," siger forskere fra Aalto Universitet. - På grund af dette måtte vi også radikalt ændre standardprotokollen uden interaktion. Vi tilføjede endnu et lag af kvante ved at bruge et højere energiniveau transmon'.
Eksperimenterne udført af holdet blev understøttet af teoretiske modeller, der understøtter resultaterne. Dette er et eksempel på, hvad videnskabsmænd kalder kvantefordelen - kvanteudstyrets evne til at gå ud over, hvad der er muligt med klassiske enheder.
I kvantefysikken kan berøring af ting nogle gange føre til fatale konsekvenser. Så i tilfælde, hvor arbejdet kræver maksimal nøjagtighed, kan følgende alternative målemetoder være nyttige. Områder, hvor denne ordning kan anvendes, er bl.a kvanteberegning, optisk billeddannelse, støjdetektion og kryptografisk nøglefordeling. I hvert tilfælde vil effektiviteten af de involverede systemer øges betydeligt.
"I kvanteberegning kan vores metode bruges til at diagnosticere mikrobølgefotontilstande i visse hukommelseselementer," siger forskerne. "Dette kan ses som en yderst effektiv måde at udtrække information på uden at forstyrre kvanteprocessorens funktion."
Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.
Også interessant: