فیزیکدانان راهی تازه برای تماشا اجسام بدون نگاه کردن به آن ها کشف نموده اند! - مجله لیست پیوند

در دنیای فیزیک کوانتومی، استثنا هایی برای این قاعده وجود دارد.

محققان دانشگاه آلتو در فنلاند روشی را برای تماشا پالس مایکروویو بدون جذب و گسیل مجدد هیچ گونه امواج نوری پیشنهاد نموده اند. این نمونه ای از یک میزان گیری ویژه بدون تعامل است، که در آن چیزی بدون تکان خوردن به وسیله ذره ای میانجی مشاهده می گردد.

مفهوم اساسی نگاه کردن بدون لمس کردن نو نیست. فیزیکدانان نشان داده اند که می توان از ماهیت موج مانند نور برای کاوش فضا ها بدون برانگیختن رفتار ذره مانند آن با شکافتن امواج نور در مسیر های مختلف و سپس مقایسه گسیل های آن ها استفاده کرد.

محققان به جای لیزر و آینه، از امواج مایکروویو و نیمه رسانا ها استفاده کردند. آنها از دستگاه ترانسمون transmon برای تشخیص موج الکترومغناطیسی که به داخل یک محفظه پالس می گردد، استفاده کرد.ند

این دستگاه ها در حالی که از نظر استاندارد های کوانتومی نسبتاً بزرگ هستند، رفتار کوانتومی ذرات منفرد را در سطوح چندگانه با استفاده از یک مدار ابررسانا تقلید می نمایند.

محققان در مقاله منتشر شده خود می نویسند: میزان گیری بدون تعامل یک اثر کوانتومی پایه ای است که به موجب آن وجود یک جسم حساس به نور بدون جذب فوتون برگشت ناپذیر مشخص می گردد. ما در اینجا مفهوم تشخیص بدون تعامل منسجم را پیشنهاد می کنیم و آن را به صورت تجربی با استفاده از یک مدار ترانسمون ابررسانا سه سطحی نشان می دهیم.

این تیم به انسجام کوانتومی فراوری شده به وسیله سیستم سفارشی خود - یعنی توانایی اشیاء برای اشغال دو حالت مختلف به طور همزمان، مانند گربه شرودینگر - برای موفقیت آمیز کردن راه اندازی پیچیده تکیه کردند.

ما بعلاوه مجبور شدیم پروتکل استاندارد بدون تعامل را تغییر دهیم: با استفاده از سطح انرژی بالاتر ترانسمون، لایه کوانتومی دیگری را اضافه کردیم. سپس از انسجام کوانتومی سه سطح حاصل به عنوان منبع استفاده کردیم.

آزمایش های صورت گرفته به وسیله این تیم با مدل های نظری تأییدنماینده نتایج پشتیبانی شد. این نمونه ای از چیزی است که دانشمندان آن را مزیت کوانتومی quantum advantage می نامند، یعنی توانایی دستگاه های کوانتومی برای فراتر رفتن از آنچه با دستگاه های کلاسیک امکان پذیر است.

برای مواردی که تشخیص احتیاج به لمس ملایم تری دارد، روش های جایگزین سنجش - مانند این مورد - می تواند مفید باشد.

حوزه هایی که این پروتکل را می توان در آن ها اعمال کرد عبارتند از محاسبات کوانتومی، تصویربرداری نوری، تشخیص نویز و توزیع کلید رمزنگاری. در هر مورد، کارایی سیستم های درگیر به طور قابل توجهی بهبود می یابد.

در محاسبات کوانتومی، روش ما می تواند برای تشخیص حالت های مایکروویو-فوتون در عناصر حافظه خاص استفاده گردد. این می تواند به عنوان یک روش بسیار کارآمد برای استخراج اطلاعات بدون ایجاد اختلال در عملکرد پردازنده کوانتومی در نظر گرفته گردد.

این تحقیق در Nature Communications منتشر شده.