Pirmasis makroskopinio kvantinio šuolio stebėjimas

Viena iš kvantinių objektų charakteristikų yra jų gebėjimas pereiti iš sužadintos į pagrindinę būseną, neperžengiant jokių tarpinių būsenų.

Kvantinių šuolių pasekmės užpildo mūsų pasaulį: pavyzdžiui, chemija iš esmės yra kvantinių šuolių mokslas.

Tačiau nors nesunku pastebėti kvantinių šuolių pasekmes, daug sunkiau juos pagauti.

Pastaraisiais metais fizikai sunkiai dirbo, kad iš tikrųjų stebėtų, kaip įvairūs kvantiniai objektai šokteli. Jie tai padarė fotonams, elektronams, įstrigusiems jonams ir atomams, net kai kurioms molekulėms. Tai nėra lengva, bet tai galima padaryti

Tačiau jie niekada nematė, kaip makroskopinis objektas šokinėja iš vieno energijos lygio į kitą. Tai ne dėl makroskopinio kvantinio reiškinio trūkumo; yra iš ko rinktis, pvz., lazeravimas ir superlaidumas.

Šiandien viskas pasikeitė, kai Rajamani Vijayaraghavan ir jo draugai iš Kalifornijos universiteto Berklyje paskelbė, kad jie pirmą kartą stebėjo makroskopinio kvantinio objekto šuolį.

Aptariamas objektas yra superlaidus kubitas, kurį fizikai kartais vadina dirbtiniu atomu. Atomas yra superlaidi grandinė, kurioje, pavyzdžiui, krūvio srautas tam tikra kryptimi gali reikšti 0, o srautas priešinga kryptimi reiškia 1.

Fizikai gali stebėti superlaidų kubitą, maudydami jį mikrobangų fotonuose ertmės viduje. fotono ir kubito sąveika keičia fotono savybes, tokias kaip jų fazė, kurią galima išmatuoti jiems išeinant iš ertmės.

Tačiau norint stebėti kubito šuolį, fotonai turi kabėti gana ilgai, maždaug mikrosekundę. Tačiau fotonai yra trumpalaikiai dalykai, todėl jie linkę nuklysti gerokai anksčiau.

Vijayaraghavan ir bičiulių ištobulintas triukas yra sukurti ertmę, kurioje fotonai būtų užimti pakankamai ilgai, kad galėtų patirti šuolį. Kai tai atsitiks, tai nesunku pamatyti. Jie sako, kad tai pirmasis kvantinių šuolių stebėjimas makroskopinėje kvantinėje sistemoje.

Makroskopiškai jie reiškia maždaug 10 mikrometrų skersmenį, jų superlaidžios grandinės dydį. Tai maždaug raudonųjų kraujo kūnelių dydis.

Tai naujas rezultatas, tačiau jis taip pat gali būti naudingas. Galimybė stebėti kubitus, šokinėjančius iš vienos būsenos į kitą, yra įgalinanti technologija, galinti pakeisti kvantinį skaičiavimą. Pavyzdžiui, klaidų taisymo kodai, be kurių kompiuteriai tiesiog neveikia, priklauso nuo tokio valdymo.

Be to, Vijayaraghavan ir draugai teigia, kad jų idėjas galima lengvai pritaikyti kitoms kvantinėms sistemoms. Mūsų technologija gali būti lengvai integruota į hibridines grandines, kuriose naudojami molekuliniai magnetai, laisvos azoto vietos deimantuose arba puslaidininkiniai kvantiniai taškai.

Jei tai pasitvirtins, tai gali būti vienas iš tų inžinerinių laimėjimų, galinčių paversti nepraktiškus demonstracinius įrenginius praktiškais, galinčiais veikti realiame pasaulyje. Palaukim ir pamatysim.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1009.2969 : Kvantinių šuolių superlaidiame dirbtiniame atome stebėjimas

paslėpti