Pirmais makroskopiskā kvantu lēciena novērojums

Viens no kvantu objektu noteicošajiem raksturlielumiem ir to spēja pāriet no ierosinātā stāvokļa uz pamata stāvokli, neizejot cauri starpstāvokļiem.

Kvantu lēcienu sekas piepilda mūsu pasauli: piemēram, ķīmija būtībā ir zinātne par kvantu lēcieniem.

Bet, lai gan kvantu lēcienu sekas ir viegli pamanīt, ir daudz grūtāk tās notvert darbībā.

Pēdējos gados fiziķi ir smagi strādājuši, lai faktiski noskatītos, kamēr dažādi kvantu objekti veic lēcienu. Viņi to ir darījuši fotoniem, elektroniem, iesprostotiem joniem un atomiem, pat dažām molekulām. Tas nav viegli, bet to var izdarīt

Bet viņi nekad nav redzējuši, kā makroskopisks objekts pārlec no viena enerģijas līmeņa uz citu. Tas nav makroskopiskas kvantu parādības trūkuma dēļ; ir daudz, no kā izvēlēties, piemēram, lāzeru un supravadītspēja.

Tas viss šodien mainās ar Rajamani Vijayaraghavan un draugu Kalifornijas Universitātē Bērklijā paziņojumu, ka viņi pirmo reizi ir redzējuši makroskopiska kvantu objekta lēcienu.

Attiecīgais objekts ir supravadošs kubits, ko fiziķi dažreiz sauc par mākslīgo atomu. Atoms ir supravadoša ķēde, kurā, piemēram, lādiņa plūsma noteiktā virzienā var apzīmēt 0, savukārt plūsma pretējā virzienā apzīmē 1.

Fiziķi var vērot supravadošu kubitu, peldot to mikroviļņu fotonos dobumā. fotona un kubīta mijiedarbība maina fotona īpašības, piemēram, to fāzi, ko var izmērīt, kad tie iznāk no dobuma.

Bet, lai skatītos kubitu lēcienu, fotoniem ir jāpagaida diezgan ilgu laiku, apmēram mikrosekundi. Taču fotoni, kas ir īslaicīgas lietas, mēdz klīst prom ilgi pirms tam.

Vijayaraghavan un draugu pilnveidotais triks ir izveidot dobumu, kas pietiekami ilgi notur fotonus noslogotus, lai tie varētu pieredzēt lēcienu. Kad tas notiek, to ir viegli redzēt. Viņi saka, ka tas ir pirmais kvantu lēcienu novērojums makroskopiskā kvantu sistēmā.

Makroskopiski tie nozīmē apmēram 10 mikrometrus, kas ir to supravadošās ķēdes izmērs. Tas ir apmēram sarkano asins šūnu lielums.

Tas ir jauns rezultāts, taču tas ir arī potenciāli noderīgs. Spēja pārraudzīt kubitus, kas pāriet no viena stāvokļa uz otru, ir veicinoša tehnoloģija, kas var pārveidot kvantu skaitļošanu. Piemēram, kļūdu labošanas kodi, bez kuriem datori vienkārši nedarbojas, paļaujas uz šāda veida kontroli.

Turklāt Vijayaraghavan un draugi saka, ka viņu idejas var viegli izmantot cita veida kvantu sistēmās. Viņi saka, ka mūsu tehnoloģiju var viegli integrēt hibrīdshēmās, kas ietver molekulāros magnētus, slāpekļa vakances dimantā vai pusvadītāju kvantu punktus.

Ja tā izrādīsies patiesība, tas varētu būt viens no tiem inženiertehniskajiem sasniegumiem, kas var pārvērst nepraktiskas demonstrācijas ierīces par praktiskām spēkstacijām, kas spēj darboties reālajā pasaulē. Gaidīsim un redzēsim.

Atsauce: arxiv.org/abs/1009.2969 : Kvantu lēcienu novērošana supravadošā mākslīgā atomā

paslēpties