Revolucionāras pētniecības studijas, ko veic EPFL zinātnieki, kvantu fizikas robežas ir sasniegtas jaunām augstībām. Tradicionāli, kvantu fenomenus varēja novērot un kontrolēt tikai tuvu absolūtajam nullpunktam. Tomēr šī pētījuma rezultātā ir parādīta kvantu kontroles sasniegšana istabas temperatūrā, kas atzīmē nozīmīgu soli uz priekšu šajā jomā.
Pētnieki savos rezultātos izmantoja unikālu kvantu fizikas un mehāniskās inženierijas kombināciju. Izveidojot ultrazemo troksni optomehāniskā sistēmā, viņi efektīvi izpētīja un manipulēja gaismas un kustīgu objektu mijiedarbību makroskopiskā līmenī. Šī sistēma, kas pazīstama kā Heisenberga mikroskops, agrāk tika uzskatīta par tikai teorētisku konceptu.
Lai pārvarētu istabas temperatūras radītos izaicinājumus, pētnieki izmantoja specializētus dobuma spoguļus savā eksperimentālajā iekārtā. Šie spoguļi ieturēja gaismu ierobežotā telpā, ļaujot pastiprinātu mijiedarbību ar sistēmas mehāniskajiem elementiem. Turklāt spoguļi bija veidoti ar kristāla līdzīgiem modeļiem, lai samazinātu termisko troksni.
Sistēmas centrā bija mehānisks oscilators, kas līdzinājās bungai un mijiedarbojās ar gaismu dobumā. Tā izmērs un dizains ļāva izolēt no vides trokšņiem un ļāva noteikt subtīlus kvantu fenomenus istabas temperatūrā.
Veiksmīgi demonstrējot optisko izspiešanu, parādot gaismas īpašību manipulēšanu, lai samazinātu fluktuācijas, pētnieki demonstrēja savu spēju kontrolēt un novērot kvantu fenomenus bez nepieciešamības pēc ārkārtīgi zemas temperatūras.
Šī pārmaiņu iezīme ir būtiska. Tā atver jaunas iespējas kvantu optomehāniskajām sistēmām, kas kalpo kā testa laukumi kvantu mērīšanai un kvantu mehānikas pētīšanai lielākā mērogā. Turklāt šī sistēma var veicināt hibrīdu kvantusistēmu attīstību, kur mehāniskā bungas mijiedarbojas ar citiem objektiem, piemēram, ierobežotiem atomu mākoņiem, un veicina kvantu informācijas attīstību un sarežģītu kvantu stāvokļu radīšanu.
Pārdefinējot, kas ir iespējams kvantu kontroles jomā istabas temperatūrā, šī pētījuma izrādītā inovatīvā pieeja un nozīmīgie atklājumi nenoliedzami veidos kvantu pētniecības nākotni un paplašinās mūsu izpratni par kvantu pasauli.
Bieži uzdotie jautājumi:
1. Kāds bija galvenais sasniegums, ko sasnieguši EPFL pētnieki savā pētījumā?
– Pētnieki pierādīja spēju sasniegt kvantu kontroli istabas temperatūrā, pārsniedzot tradicionālo prasību pēc tuva absolūtajam nullpunktam.
2. Kā pētnieki apvienoja kvantu fiziku un mehānisko inženieriju?
– Pētnieki radīja ultrazemu troksni optomehāniskā sistēmā, kas pazīstama kā Heisenberga mikroskops, kas ļāva viņiem izpētīt un manipulēt gaismas un kustīgu objektu mijiedarbību makroskopiskā līmenī.
3. Kā pētniekiem izdevās pārvarēt istabas temperatūras radītos izaicinājumus?
– Eksperimentālajā iekārtā tika izmantoti specializēti dobuma spoguļi, kas ieturēja gaismu ierobežotā telpā, pastiprinot mijiedarbību ar sistēmas mehāniskajiem elementiem. Šie spoguļi bija izveidoti ar kristāla līdzīgiem modeļiem, lai samazinātu termisko troksni.
4. Kāda bija mehāniskā oscilatora loma sistēmā?
– Mehānisks oscilators, kas līdzinājās bungai, mijiedarbojās ar gaismu dobumā. Tā dizains un izolācija no vides trokšņiem ļāva noteikt subtīlus kvantu fenomenus istabas temperatūrā.
5. Kas bija optiskā izspiešana un kādas ir tās nozīme?
– Optiskā izspiešana ir parādība, kurā gaismas noteiktas īpašības var manipulēt, lai samazinātu fluktuācijas. Pētnieki veiksmīgi demonstrēja šo parādību, demonstrējot savu spēju kontrolēt un novērot kvantu fenomenus bez nepieciešamības pēc ārkārtīgi zemas temperatūras.
6. Kādas ir šīs pārmaiņas sekas?
– Šīs pārmaiņas atver jaunas iespējas kvantu optomehāniskajām sistēmām, kvantu mērīšanai un kvantu mehānikas pētīšanai lielākā mērogā. Tā var arī veicināt hibrīdu kvantu sistēmu attīstību un attīstību kvantu informācijā un sarežģītu kvantu stāvokļu radīšanā.
Svarīgi termini:
– Kvanta fizika: Fizikas nozare, kas nodarbojas ar parādībām atomu un subatomu līmenī, kurām piemēro kvantu mehānikas principus.
– Optomehāniskā sistēma: Sistēma, kas ietver mijiedarbību starp gaismu un mehāniskiem elementiem vai kustīgiem objektiem.
– Heisenberga mikroskops: Šajā pētījumā izmantotā ultrazemo troksni optomehāniskā sistēma, kas spēj pētīt un manipulēt makroskopiskas mijiedarbības starp gaismu un kustīgiem objektiem istabas temperatūrā.
– Dobuma spoguļi: Spoguļi, kas tiek izmantoti eksperimentālajā iekārtā, lai ieturētu gaismu ierobežotā telpā un pastiprinātu mijiedarbību ar mehāniskajiem elementiem.
– Termiskais troksnis: Neparedzētas fluktuācijas un traucējumi, ko izraisa temperatūras izmaiņas sistēmā.
The source of the article is from the blog oinegro.com.br