Istraživači na EPFL-u postigli su prekretnicu u kvantnoj mehanici tako što su uspješno kontrolirali kvantne fenomene pri sobnoj temperaturi, što se ranije smatralo nedostižnim postignućem. Ovaj uspjeh ima duboke implikacije za područje kvantne tehnologije, kao i proučavanje makroskopskih kvantnih sustava.
U području kvantne mehanike, sposobnost promatranja i manipulacije kvantnim fenomenima pri sobnoj temperaturi dugo je predstavljala izazov. Tradicionalno, takva opažanja bila su ograničena na okruženja blizu apsolutne nule, gdje su kvantni učinci lakše detektirani. Zahtjev za ekstremno niskim temperaturama značajno je otežao praktičnu primjenu kvantnih tehnologija.
Međutim, nedavna studija koju su vodili Tobias J. Kippenberg i Nils Johan Engelsen na EPFL-u mijenja pravila igre. Spajanjem načela kvantne fizike i strojarstva istraživači su uspješno stekli kontrolu nad kvantnim fenomenima pri sobnoj temperaturi. Ovo revolucionarno ostvarenje stvarno oživljava koncept Heisenbergovog mikroskopa, koji se ranije smatrao samo teoretskim modelom.
U njihovom eksperimentalnom postavljanju, znanstvenici su stvorili ultra-niski optomehanički sustav s minimalnom bukom, što im omogućuje proučavanje i manipulaciju interakcije između svjetlosti i mehaničkog kretanja s neusporedivom preciznošću. Jedan od ključnih izazova pri sobnoj temperaturi je termalna buka, koja ometa osjetljivu kvantnu dinamiku. Kako bi ublažili taj problem, istraživači su koristili specijalizirane ogledala nazvane šuplja ogledala koja odbijaju svjetlost naprijed-natrag unutar zatvorenog prostora. Ta ogledala učinkovito hvataju svjetlost, pojačavajući njeno djelovanje s mehaničkim elementima u sustavu. Osim toga, ogledala su modelirana s kristalnim periodičnim strukturama kako bi se smanjila termalna buka.
Ključna komponenta eksperimentalnog postavljanja je bubnjić sličan bubnju zvan mehanički oscilator s promjerom od 4 mm, koji djeluje u interakciji sa svjetlošću unutar šupljine. Njegova veličina i dizajn igraju ključnu ulogu u izolaciji od okolišne buke, što omogućuje detekciju suptilnih kvantnih fenomena pri sobnoj temperaturi. Postizanjem “optičkog stiskanja”, kvantnog fenomena koji manipulira određenim svojstvima svjetlosti, istraživači su pokazali svoju sposobnost kontroliranja i promatranja kvantnih fenomena u makroskopskom sustavu bez potrebe za ekstremnom hladnoćom.
Implikacije ovog proboja su duboke. Mogućnost upravljanja kvantnim optomehaničkim sustavima pri sobnoj temperaturi otvara nove mogućnosti za kvantno mjerenje i kvantnu mehaniku na većoj skali. Također otvara put za razvoj hibridnih kvantnih sustava, gdje se mehanički bubanj može snažno interaktirati s različitim objektima, poput zarobljenih oblaka atoma. Ti sustavi imaju značajne primjene u kvantnoj informaciji i igraju ključnu ulogu u istraživanju stvaranja velikih, kompleksnih kvantnih stanja.
Kao rezultat, revolucionarno postignuće istraživača na EPFL-u u kontroliranju kvantnih fenomena pri sobnoj temperaturi revolucionira područje kvantne mehanike. Eliminira se potreba za ekstremno niskim temperaturama, šireći praktičnu primjenu kvantnih tehnologija i omogućujući proučavanje makroskopskih kvantnih sustava na potpuno nov način. Ovaj proboj otvara uzbudljive mogućnosti za budućnost kvantne tehnologije i našeg razumijevanja kvantnog svijeta.
Često postavljana pitanja o kontroliranju kvantnih fenomena pri sobnoj temperaturi:
P: Koji je značaj postignuća istraživača na EPFL-u u kvantnoj mehanici?
O: Istraživači su uspješno kontrolirali kvantne fenomene pri sobnoj temperaturi, što se ranije smatralo nedostižnim postignućem. Ovo postignuće ima duboke implikacije za područje kvantne tehnologije i proučavanje makroskopskih kvantnih sustava.
P: Zašto je opažanje i manipulacija kvantnim fenomenima pri sobnoj temperaturi predstavljala izazov?
O: Tradicionalno, kvantni fenomeni su promatrani u okruženjima blizu apsolutne nule, jer se kvantni učinci lakše detektiraju pri izuzetno niskim temperaturama. Potreba za ekstremno niskim temperaturama ograničila je praktičnu primjenu kvantnih tehnologija.
P: Kako su istraživači na EPFL-u prevladali izazov opažanja kvantnih fenomena pri sobnoj temperaturi?
O: Istraživači su kombinirali načela kvantne fizike i strojarstva kako bi stvorili ultra-niski optomehanički sustav s minimalnom bukom. Koristili su specijalizirana šuplja ogledala za hvatanje svjetlosti i pojačavanje njenog djelovanja s mehaničkim elementima. Sustav je također uključivao mehanički oscilator dizajniran za izolaciju od okolišne buke.
P: Što je “optičko stiskanje”?
O: “Optičko stiskanje” je kvantni fenomen koji manipulira određenim svojstvima svjetlosti. Istraživači su postigli optičko stiskanje kako bi kontrolirali i promatrali kvantne fenomene u makroskopskom sustavu pri sobnoj temperaturi.
P: Koje su implikacije ovog proboja?
O: Mogućnost rada kvantnih optomehaničkih sustava pri sobnoj temperaturi otvara nove mogućnosti za kvantno mjerenje i kvantnu mehaniku na većoj skali. Također omogućuje razvoj hibridnih kvantnih sustava i ima primjene u kvantnoj informaciji te istraživanju stvaranja velikih, kompleksnih kvantnih stanja.
Predložena povezana veza: EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne)
The source of the article is from the blog enp.gr