211service.com
Quantum Zeno Effect ļauj pārslēgties bez mijiedarbības
Kvantu zeno efekts ir viena no dīvainākajām un aizraujošākajām kvantu mehānikas sekām. Tas piedāvā pārsteidzošu un pretintuitīvu veidu, kā kontrolēt kvantu sistēmas, kas mainās no viena stāvokļa uz otru.
Tas izklausās noderīgi, taču fiziķiem līdz šim nav izdevies izmantot kvantu zeno efektu. Tagad Ju-Pings Huangs un draugi no Ziemeļrietumu universitātes Evanstonas Ilinoisā saka, ka ir izstrādājuši, kā izmantot kvantu zeno efektu, lai izveidotu slēdzi bez mijiedarbības.
Vispirms nedaudz vairāk par pašu efektu. Iedomājieties fotonu stāvoklī 0, kuram ir zināma varbūtība, ka tas nonāks stāvoklī 1. Tagad veiciet fotona periodisku mērījumu sēriju. Mērījumu starplaikos fotons pārvēršas superpozīcijas stāvokļos 0 un 1, un mērījums izraisīs tā sabrukšanu vienā vai otrā no tiem.
Tomēr, ja laiks starp mērījumiem ir mazs, iespēja, ka tā sabruks, veidojot 1, ir mazāka nekā iespēja, ka tas kļūs par 0. Un, ja periodiskie mērījumi tiek veikti pietiekami ātri, varbūtība, ka mērījums rada 1, ir tendence. uz nulli.
Faktiski atkārtotas mērīšanas process novērš fotonu samazināšanos no 0 līdz 1. Tas ir kvantu zeno efekts, ko dažreiz sauc arī par noskatīto katlu, nekad nevārās.
Tagad Huangs un citi ir izstrādājuši shēmu, kas izmanto šo efektu, lai izveidotu slēdzi. Pamatideja ir uztvert signāla vilni stāvoklī 0, kas samazināsies vai pārtaps par 1, kad tas iziet cauri nelineāram viļņvadam.
Tomēr Huangs un draugi norāda, ka viļņa mērīšana novērsīs šo evolūciju. Viņi saka, ka var veikt šo mērījumu, liekot signāla vilnim mijiedarboties ar citu vadības vilni.
Tātad vadības viļņa klātbūtne uztur signāla viļņu stāvoklī 0, savukārt kontroles viļņu neesamība izraisa signāla viļņa pārslēgšanos uz 1. Un tas arī viss: optiskais slēdzis, kas ir bez mijiedarbības, jo tas ir trūkums. kontroles vilnis, kas izraisa slēdzi.
Šīs ierīces potenciāls ir interesants, jo tai ir vairākas svarīgas priekšrocības salīdzinājumā ar parastajiem pilnībā optiskajiem slēdžiem. Pirmkārt, šāda veida slēdžiem jādarbojas ar ļoti mazu jaudu, jo ar pārslēgšanās procesu nav saistīts signāla zudums. Tas ir krasā pretstatā citiem komutācijas veidiem, kur optiskie zudumi ir svarīgs pārslēgšanas veiktspējas ierobežojums.
Otrkārt, tiek saglabāts signāla viļņa kvantu stāvoklis. Tas ir liels bizness. Ja šāda veida slēdzis darbosies praksē, tas varētu kļūt par kvantu maršrutētāju sirdi, kas padarīs iespējamu sava veida kvantu internetu.
Tomēr vēl ir agrīnas dienas. Huangs un co līdz šim ir izpētījuši savas ierīces īpašības tikai teorētiski, un citi ir karsti uz papēžiem un, iespējams, viņiem priekšā.
Ir skaidrs, ka mēs, visticamāk, dzirdēsim daudz vairāk par zeno slēdžiem. Šīs komandas darbu finansē projekts, ko sauc par Zeno-Based Optoelectronics programmu, ko izveidojusi Aizsardzības progresīvo projektu aģentūra. Šis dokuments ir viens no pirmajiem, kas iznāca šajā programmā. Īstām ierīcēm nevajadzētu būt tālu aiz muguras.
Atsauce: arxiv.org/abs/1008.2408 : Pilnīgi optiska pārslēgšana bez mijiedarbības, izmantojot kvantu zeno efektu