Οι φυσικοί έχουν μάθει να εξάγουν πληροφορίες από ένα κβαντομηχανικό σύστημα χωρίς να διαταράσσουν την κβαντική κατάσταση

Φυσικοί από το ETH Ζυρίχης έχουν συνδέσει έναν μηχανικό συντονιστή με ένα υπεραγώγιμο κβάντο

qubit. Η τεχνολογία που αναπτύχθηκε από επιστήμονες και περιγράφεται σε ένα άρθρο στο περιοδικό Nature Physics καθιστά δυνατή τη μέτρηση των κβαντικών ιδιοτήτων ενός συστήματος μηχανικού συντονιστή χωρίς να διαταραχθεί η κβαντική κατάσταση.

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν μια πλάκα ως αντηχείοвысококачественного сапфира толщиной чуть меньше 0,5 мм. На ее вершине находится тонкий пьезоэлектрический преобразователь, который может возбуждать акустические волны, которые отражаются снизу и, таким образом, распространяются по четко определенному объему внутри плиты. Исследователи отмечают, что эти возбуждения представляют собой коллективное движение большого числа атомов, которые квантуются (в фотонах) и могут подвергаться квантовым операциям.

Электромагнитные поля, связанные со υπεραγώγιμο κύκλωμα, διασφαλίζουν τη σύνδεση του qubit με τον πιεζοηλεκτρικό μορφοτροπέα του ακουστικού συντονιστή και επομένως με τις μηχανικές κβαντικές καταστάσεις του.

Εικόνα: von Lüpke et al., Nature Physics

Οι ερευνητές σημειώνουν ότι στα πειράματά τους, όχιΥπάρχει μια άμεση ανταλλαγή ενέργειας μεταξύ του υπεραγώγιμου qubit και του ακουστικού συντονιστή κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Αντίθετα, οι ιδιότητες του qubit εξαρτώνται από τον αριθμό των φωνονίων στον ακουστικό συντονιστή. Αυτή η προσέγγιση καθιστά δυνατή τη μελέτη της μηχανικής κβαντικής κατάστασης με τρόπο «χωρίς επαφή».

Στη μελέτη τους, οι φυσικοί κατάφεραν να εξάγουνκατανομή του αριθμού των φωνονίων στον ακουστικό του συντονιστή μετά από διέγερση με διάφορα πλάτη. Επιπλέον, επέδειξαν έναν τρόπο για να προσδιορίζεται σε μία μόνο διάσταση εάν ο αριθμός των φωνονίων σε έναν συντονιστή είναι άρτιος ή περιττός —η λεγόμενη μέτρηση ισοτιμίας—χωρίς πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με την κατανομή των φωνονίων. 

Οι επιστήμονες σημειώνουν ότι η απόκτηση ακριβώς ενός τέτοιου πολύσυγκεκριμένες πληροφορίες, αντί για οποιαδήποτε άλλη, είναι κρίσιμης σημασίας σε έναν αριθμό κβαντικών τεχνολογικών εφαρμογών. Για παράδειγμα, μια αλλαγή στην ισοτιμία (μετάβαση από περιττό αριθμό σε ζυγό αριθμό ή αντίστροφα) μπορεί να σηματοδοτήσει ότι ένα σφάλμα έχει επηρεάσει την κβαντική κατάσταση.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να συνεχίσουν να εργάζονταιτεχνολογία που επιτρέπει τον πλήρη έλεγχο ενός κβαντομηχανικού συστήματος, όπως η διόρθωση σφαλμάτων, διατηρώντας παράλληλα μια κβαντική κατάσταση.

Διαβάστε περισσότερα

Ο αμερικανικός δορυφόρος «είδε» ένα ασυνήθιστο μήνυμα από τη Γη

Δημοσιεύτηκε βίντεο από τον πύραυλο, ο οποίος εκτοξεύτηκε από πειραματικό επιταχυντή

Το τέρας στο κέντρο του Γαλαξία μας: δείτε τη φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας στον Γαλαξία μας