通常、オブジェクトを測定するには、何らかの方法でオブジェクトを操作する必要があります。押したり、叩いたり、音波や光の流れの反響が必要です。 要するに、何らかの相互作用なしにオブジェクトを見ることはほとんど不可能です。 しかし、どんなルールにも例外はあり、それらは世界に存在します 量子物理学.
フィンランドのアールト大学の研究者は、光波を吸収して再放射することなく、マイクロ波パルスを「見る」方法を提案しています。 これは、メディエーター粒子の干渉を受けずに物体を観察する場合の、相互作用のない特別な測定の例です。
「触れずに見る」という基本的な概念は新しいものではありません。 物理学者は、正確に整列された光波を異なる経路に分割し、それらの経路を比較することにより、光の波のような性質を使用して空間を探索し、粒子のように振る舞わせないことが可能であることを証明しました。
レーザーとミラーの代わりに、チームはマイクロ波と半導体を使用しましたが、これは別の成果です。 インストールは、いわゆる トランスモン パルス状の電磁波を検出する装置。 これらのデバイスは、量子標準では比較的大きいですが、超伝導回路を使用して、個々の粒子の量子挙動を多くのレベルで模倣します。
「相互作用のない測定は、光子の不可逆的な吸収なしに光に敏感な物体の存在を決定する基本的な量子効果です」と研究者は発表した論文に書いています。 「ここでは、相互作用のないコヒーレント検出の概念を提案し、 レベルの超伝導トランスモン回路を使用して実験的に実証します。」
チームは、特殊なシステム (シュレディンガーの有名な猫のように、オブジェクトが つの異なる状態を同時に占める能力) によって作成された量子コヒーレンスに依存して、複雑なスキームを成功させました。 アールト大学の科学者は、「超伝導デバイスに利用できるさまざまな実験ツールにこのコンセプトを適応させる必要がありました。 - このため、標準のプロトコルをインタラクションなしで根本的に変更する必要もありました。 より高いエネルギーレベルを使用して、量子性の別のレイヤーを追加しました トランスモン'。
チームが実施した実験は、結果を裏付ける理論モデルによって裏付けられました。 これは、科学者が量子優位性と呼んでいるものの一例です。これは、従来のデバイスで可能なことを超えた量子デバイスの能力です。
量子物理学では、物に触れると致命的な結果につながることがあります。 そのため、作業に最大の精度が必要な場合は、次の代替測定方法が役立つ場合があります。 このスキームを適用できる分野には、 量子コンピューティング、光学イメージング、ノイズ検出、および暗号化キーの配布。 いずれの場合も、関連するシステムの効率が大幅に向上します。
「量子コンピューティングでは、私たちの方法を使用して、特定のメモリ要素のマイクロ波光子状態を診断できます」と科学者は言います。 「これは、量子プロセッサの機能を中断することなく、情報を抽出する非常に効率的な方法と見なすことができます。」
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