دانشمندان یک قدم مهم در خنک کردن موج‌های صوتی در فیبرهای نوری انجام دادند
در یک دستاورد تاریخی، پژوهشگران گروه تحقیقاتی استیلر موفق به خنک کردن قابل‌توجهی از موج‌های صوتی در فیبرهای نوری شده‌اند که آن‌ها را به نزدیکی وضعیت کوانتومی زمینه رسانده‌اند. با کاهش نویز حرارتی از طریق خنک کردن با لیزر و تنش‌افتابی تحریک‌شده، این دستاورد راه را برای پل‌زدن فاصله بین مکانیک کلاسیکی و کوانتومی پیش می‌گذارد.
به‌جای استفاده از نقل‌قول‌های مستقیم، می‌توانیم دستاورد را به عنوان یک بهاگردانی معمولی در مورد موج‌ها از نظر کوانتومی توصیف کنیم. پژوهشگران با موفقیت یک موج صوتی در یک فیبر نوری از دمای اتاق به میزان 219 K سرد کردند که این با ده برابر شدن نسبت به گزارش‌های قبلی است. دما به 74 K کاهش پیدا کرد که معادل -194 درجه سانتیگراد است.
کلید برای این کاهش باورنکردنی دما، نور لیزر بود. از طریق تنش‌افتابی تحریک‌شده، موج‌های صوتی به‌طور کارآمد با موج‌های نوری ارتباط برقرار شد که منجر به خنک‌کردن ارتعاشات صوتی شد. این فرآیند نویز حرارتی را حذف کرد که ممکن است با سیستم‌های ارتباطی کوانتومی تداخل ایجاد کند.
این دستاورد برای ارتباطات و فناوری کوانتومی پیامدهای مهمی دارد. برخلاف پلتفرم‌های قبلی که به صورت میکروسکوپی بودند، پژوهشگران نشان دادند که فیبرهای شیشه‌ای قادر به انتقال نور و صدا در فواصل بلند هستند. در این آزمایش، یک فیبر نوری 50 سانتیمتری یک موج صوتی را در سراسر طول خود خنک کرد. به کار بردن این فونون‌های صوتی بلند امکانات جدیدی برای کاربردهای گسترده از فناوری کوانتومی فراهم می‌آورد.
از منظر مکانیک کوانتومی، صوت می‌تواند به‌عنوان یک موج چگالی و یک ذره به نام فونون درک شود. انتقال از رفتار کلاسیکی به کوانتومی صوت در وضعیت کوانتومی زمینه واضح‌تر است که تعداد فونون‌ها به صفر نزدیک می‌شود. با رسیدن به این حالت، پژوهشگران می‌توانند در مورد طبیعت بنیادی ماده تحقیق کرده و در عمق‌ترین مفاهیم دنیای کوانتومی به دست‌یابند.
تیم تحقیقاتی بر پتانسیل‌های ممکن پژوهش‌های خود بسیار هیجان‌زده است. این دستاورد‌ها، نه‌تنها دیدگاه‌های جدیدی در مورد طبیعت ماده ارائه می‌دهند بلکه به امید مراحل بعدی ارتباطات کوانتومی و فناوری‌های آینده است. همانطور که دکتر بیرگیت استیلر، رئیس گروه کوانتومی اپتوآکوستیک می‌گوید: “این در‌های گشوده به یک منظر جدید از آزمایش‌هایی می‌شود که اجازه داده است به عمق‌ترین مفاهیم در طبیعت بنیادی ماده دست‌یابیم.”
در خلاصه، دستیابی به خنک‌کردن موج‌های صوتی در فیبرهای نوری به وضعیت کوانتومی زمینه یک پیشرفت مهم است. این کار نه‌تنها نویز حرارتی را کاهش می‌دهد بلکه میان مکانیک‌های کلاسیکی و کوانتومی پل‌ای برپا می‌کند. به‌کاربرد این فونون‌های صوتی بلند امکاناتی برای کاربردهای آینده در فناوری کوانتومی فراهم می‌کند، ما را یک گام نزدیک‌تر به بهره‌برداری از توان دنیای کوانتومی می‌برد.
پرسش‌های متداول:
1. دستاورد مهمی که توسط پژوهشگران گروه تحقیقاتی استیلر انجام شده است چیست؟
پژوهشگران گروه تحقیقاتی استیلر موفق به خنک کردن قابل‌توجهی از موج‌های صوتی در فیبرهای نوری شده‌اند که آن‌ها را به نزدیکی وضعیت کوانتومی زمینه رسانده‌اند.
2. مقدار برچسبی که پژوهشگران با موفقیت یک موج صوتی در یک فیبر نوری آن را خنک کردند چقدر بود؟
پژوهشگران با موفقیت یک موج صوتی در یک فیبر نوری از دمای اتاق به میزان 219 K سرد کردند و دما را به 74 K (معادل -194 درجه سانتیگراد) کاهش دادند.
3. عامل کلیدی در دستیابی به کاهش قابل‌ملاحظه‌ای دما چی بود؟
عامل کلیدی در کاهش دما، نور لیزر بود. از طریق تنش‌افتابی تحریک‌شده، موج‌های صوتی به‌طور کارآمد با موج‌های نوری ارتباط برقرار شد که به خنک‌کردن ارتعاشات صوتی منجر شد.
4. چه پیامدهایی برای ارتباطات و فناوری کوانتومی این دستاورد دارد؟
این دستاورد پیامدهای مهمی برای ارتباطات و فناوری کوانتومی دارد. این نشان می‌دهد که امکان انتقال نور و صدا در فواصل بلند با استفاده از فیبرهای شیشه‌ای وجود دارد. به‌کاربرد این فونون‌های صوتی بلند در فناوری کوانتومی امکاناتی را ارائه می‌دهد.
5. صدا چگونه در سطح کوانتومی رفتار می‌کند؟
از منظر مکانیک‌های کوانتومی، صدا می‌تواند به‌عنوان یک موج چگالی و یک ذره به نام فونون درک شود. انتقال از رفتار کلاسیکی به کوانتومی صدا در وضعیت کوانتومی زمینه واضح‌تر است که تعداد فونون‌ها به صفر نزدیک می‌شود.
تعریف‌ها:
1. مکانیک کوانتومی: یک شاخه از فیزیک که با رفتار ماده و انرژی در مقیاس‌های کوچک مانند اتم‌ها و ذرات زیراتمی سر وکار دارد.
2. فیبرهای نوری: استرساهای نازکی انعطاف‌پذیر، شفاف که معمولاً از شیشه تهیه شده‌اند و می‌توانند سیگنال‌های نوری را بر روی فواصل بلند انتقال دهند.
3. خنک‌کردن با لیزر: یک تکنیک برای کاهش دما یک ماده یا سیستم با استفاده از نور لیزر برای حذف انرژی حرارتی.
4. تنش‌افتابی تحریک‌شده: یک فرآیند که در آن موج‌های نوری با موج‌های صوتی در یک ماده تعامل داشته و منجر به انتقال انرژی بین دوتا شده‌اند.
پیوندهای معرفی‌شده:
– گروه تحقیقاتی استیلر
– گروه تحقیقاتی فوتونیک کوانتومی
The source of the article is from the blog cheap-sound.com