Fermilab vynalezl technologii založenou na qubitech pro přesné vyhledávání temné hmoty

Všechny teorie o stvoření vesmíru vysvětlují pouze 4 % pozorovatelného vesmíru a zbytek je naplněn temnotou

hmota a temná energie.Tyto jevy jsou nejzáhadnějšími částmi vesmíru a mohou vysvětlit pohyb hvězd a expanzi vesmíru. Vědci ale až dosud nebyli schopni tento takzvaný temný sektor pozorovat. Nyní vědci doufají, že najdou novou sílu, která spojí temný sektor s běžnou hmotou. Objev odhalí, z čeho se skládá temná hmota a energie, pokud vůbec existují.

Temná hmota je neviditelná látka, kterátvoří 85 % veškeré hmoty ve vesmíru. Aby to našli, spolupráce vědců vyvinula supravodivé verze qubitů. Budou schopni detekovat i slabé signály emitované dvěma typy hypotetických subatomárních částic. Ti se zase mohou nacházet v neviditelné, ale všudypřítomné části Vesmíru – v temném sektoru.

  • Axion je považován za jednoho z kandidátů na roli částic, které tvoří temnou hmotu.
  • Dark Photon - hypotetický elementárníčástice, předpokládaný nosič nové základní interakce, analog fotonů pro temnou hmotu. Spolu s gravitací může být „prostředníkem“ mezi obyčejnou a temnou hmotou, což jim umožňuje vzájemnou interakci.

Nová technika pro hledání temné hmoty 36krátcitlivější na tyto částice než kvantový limit - standard konvenčních kvantových měření, umožňující 1000krát rychlejší hledání neznámé látky. V podstatě se jedná o limit kladený na přesnost kontinuálního nebo opakovaně opakovaného měření jakákoli veličina popsaná operátorem, který sám se sebou v různých okamžicích nedojíždí.

Modrý válec v tomto diagramu představujeje supravodivý mikrovlnný rezonátor používaný k ukládání signálu temné hmoty. Fialová je qubit. Hodnota se týká počtu spočítaných fotonů. Pokud temná hmota úspěšně umístí foton do dutiny, bude výstup 1. Žádné množství depozice fotonu nebude mít za následek měření 0. Foto: Akash Dixit, University of Chicago.

V nové metodě detekce fotonůjsou určeny qubity. Budou vznikat interakcí částic temné hmoty s elektromagnetickým polem. Výhodou použití qubitů jako detektorů namísto tradiční technologie je jejich mechanismus interakce s fotony. 

Metoda prezentovaná v Physical ReviewDopisy, zkoumá foton, aniž by jej zničil. Opakovaná měření stejného fotonu po dobu 500 mikrosekund jeho životnosti poskytují „pojistku“ proti chybným čtením. Právě tato funkce slibuje úspěch nové techniky hledání temné hmoty.

Přečtěte si více

Byla vytvořena první přesná mapa světa. Co se děje s ostatními?

Uran získal status nejpodivnější planety ve sluneční soustavě. Proč?

NASA řekla, jak budou dodávat vzorky Marsu na Zemi