Yleensä kohteen mittaamiseksi sinun on oltava vuorovaikutuksessa sen kanssa jollakin tavalla: joko työnnetään tai lyötään tai tarvitaan ääniaaltojen kaikua tai valovirtaa. Lyhyesti sanottuna on lähes mahdotonta katsoa esinettä ilman vuorovaikutusta sen kanssa. Mutta jokaiseen sääntöön on poikkeuksia, ja niitä on maailmassa kvanttifysiikka.
Aalto-yliopiston tutkijat ehdottavat tapaa "nähdä" mikroaaltopulssi absorboimatta ja säteilemättä uudelleen valoaaltoja. Tämä on esimerkki erikoismittauksesta ilman vuorovaikutusta, kun kohdetta tarkkaillaan ilman välittäjähiukkasten aiheuttamaa häiriötä.
Peruskäsite "näkemättä koskettamatta" ei ole uusi. Fyysikot ovat osoittaneet, että on mahdollista käyttää valon aaltomäistä luonnetta avaruuden tutkimiseen eikä saada sitä käyttäytymään hiukkasina jakamalla tarkasti kohdistetut valoaallot eri poluille ja vertaamalla niiden polkuja.
Lasereiden ja peilien sijaan tiimi käytti mikroaaltoja ja puolijohteita, ja tämä on erillinen saavutus. Asennuksessa käytettiin ns transmon laite pulsseja tuottavan sähkömagneettisen aallon havaitsemiseen. Vaikka nämä laitteet ovat kvanttistandardien mukaan suhteellisen suuria, ne jäljittelevät yksittäisten hiukkasten kvanttikäyttäytymistä monilla tasoilla suprajohtavan piirin avulla.
"Mittaus ilman vuorovaikutusta on perustavanlaatuinen kvanttivaikutus, joka määrittää valoherkän kohteen läsnäolon ilman fotonien peruuttamatonta absorptiota", tutkijat kirjoittavat julkaistussa artikkelissaan. "Tässä ehdotamme koherentin havaitsemisen konseptia ilman vuorovaikutusta ja esittelemme sen kokeellisesti käyttämällä kolmitasoista suprajohtavaa transmonipiiriä."
Ryhmä luotti erityisjärjestelmän luomaan kvanttikoherenssiin (objektien kykyyn miehittää kaksi eri tilaa samanaikaisesti, kuten Schrödingerin kuuluisa kissa), jotta monimutkainen järjestelmä onnistuisi. "Meidän piti mukauttaa konsepti erilaisiin suprajohtavien laitteiden kokeellisiin työkaluihin", Aalto-yliopiston tutkijat kertovat. - Tästä johtuen jouduimme myös radikaalisti muuttamaan standardiprotokollaa ilman vuorovaikutusta. Lisäsimme toisen kerroksen kvanttia käyttämällä korkeampaa energiatasoa transmon'.
Ryhmän tekemiä kokeita tukivat tuloksia tukevat teoreettiset mallit. Tämä on esimerkki siitä, mitä tiedemiehet kutsuvat kvanttieduksi – kvanttilaitteiden kyvystä ylittää klassisten laitteiden mahdollisuudet.
Kvanttifysiikassa asioiden koskettaminen voi joskus johtaa kohtalokkaisiin seurauksiin. Joten tapauksissa, joissa työ vaatii maksimaalista tarkkuutta, seuraavat vaihtoehtoiset mittausmenetelmät voivat olla hyödyllisiä. Aloja, joilla tätä järjestelmää voidaan soveltaa, ovat mm kvanttilaskenta, optinen kuvantaminen, kohinan havaitseminen ja salausavainten jakelu. Kussakin tapauksessa mukana olevien järjestelmien tehokkuus kasvaa merkittävästi.
"Kvanttilaskennassa menetelmäämme voidaan käyttää mikroaaltofotonitilojen diagnosoimiseen tietyissä muistielementeissä", tutkijat sanovat. "Tätä voidaan pitää erittäin tehokkaana tapana poimia tietoa häiritsemättä kvanttiprosessorin toimintaa."
Voit auttaa Ukrainaa taistelemaan venäläisiä hyökkääjiä vastaan. Paras tapa tehdä tämä on lahjoittaa varoja Ukrainan asevoimille Pelasta elämä tai virallisen sivun kautta NBU.
Mielenkiintoista myös: