Fysikere har lært å trekke ut informasjon fra et kvantemekanisk system uten å forstyrre kvantetilstanden

Fysikere fra ETH Zürich har knyttet en mekanisk resonator til et superledende kvante

qubit. Teknologien utviklet av forskere og beskrevet i en artikkel i tidsskriftet Nature Physics gjør det mulig å måle kvanteegenskapene til et mekanisk resonatorsystem uten å forstyrre kvantetilstanden.

Forskere bruker en plate som en resonatorhøykvalitets safir med en tykkelse på i underkant av 0,5 mm. På toppen er en tynn piezoelektrisk transduser som kan eksitere akustiske bølger som reflekteres nedenfra og dermed forplante seg gjennom et veldefinert volum inne i platen. Forskerne bemerker at disse eksitasjonene representerer den kollektive bevegelsen av et stort antall atomer, som er kvantisert (i fotoner) og kan utsettes for kvanteoperasjoner.

Elektromagnetiske felt assosiert medsuperledende krets, sikre tilkoblingen av qubiten med den piezoelektriske transduseren til den akustiske resonatoren og dermed med dens mekaniske kvantetilstander.

Bilde: von Lüpke et al., Nature Physics

Forskerne bemerker at i sine eksperimenter, neidet er en direkte utveksling av energi mellom den superledende qubiten og den akustiske resonatoren under målingen. I stedet avhenger egenskapene til qubiten av antall fononer i den akustiske resonatoren. Denne tilnærmingen gjør det mulig å studere den mekaniske kvantetilstanden på en "ikke-kontakt" måte.

I sin studie var fysikere i stand til å trekke utfordeling av antall fononer i dens akustiske resonator etter eksitasjon med forskjellige amplituder. Dessuten demonstrerte de en måte å bestemme i én enkelt dimensjon om antallet fononer i en resonator er partall eller oddetall – den såkalte paritetsmålingen – uten ytterligere informasjon om fononfordelingen. 

Forskere bemerker at å få akkurat en slik veldigspesifikk informasjon, snarere enn noen annen, er avgjørende i en rekke kvanteteknologiske applikasjoner. For eksempel kan en endring i paritet (å gå fra et oddetall til et partall eller omvendt) signalisere at en feil har påvirket kvantetilstanden.

Forskerne planlegger å jobbe videre medteknologi for å muliggjøre full kontroll over et kvantemekanisk system, for eksempel feilretting, samtidig som en kvantetilstand opprettholdes.

Les mer

Amerikansk satellitt "så" en uvanlig melding fra jorden

Publisert video fra raketten, som ble skutt opp fra en eksperimentell akselerator

Monsteret i sentrum av galaksen vår: se på bildet av et svart hull i Melkeveien