الوفا سبورت

عالم الأخبار الكامل

ابتكر العلماء “فلوتًا كميًا” يمكنه أن يجعل جزيئات الضوء تتحرك معًا

يمكن أن تمهد تجربة جديدة لـ “الفلوت الكمومي” بواسطة علماء الفيزياء في جامعة شيكاغو الطريق لتكنولوجيا الكم الجديدة. تخلق الثقوب أطوال موجية مختلفة ، تشبه “النوتات” الموجودة على الفلوت ، والتي يمكن استخدامها لتشفير المعلومات الكمومية. مصدر الصورة: شوستر لاب

ابتكر الفيزيائيون في جامعة شيكاغو “الفلوت الكمومي” الذي ، مثل المزمار ، يمكنه إجبار جزيئات الضوء على التحرك معًا بطرق لم يسبق لها مثيل من قبل.


موصوفة في دراستين نشرتا في خطابات الفحص البدني و الفيزياء الطبيعيةيمكن للاختراق أن يوجه الطريق إلى الإدراك ذكريات الكم أو أشكال جديدة من تصحيح الخطأ في أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، ومراقبة الظواهر الكمومية غير المرئية في الطبيعة.

مساعد. يعمل معمل البروفيسور ديفيد شوستر بتات الكم– المكافئ الكمي لقمة الكمبيوتر – الذي يسخر الخصائص الغريبة للجسيمات على المستوى الذري ودون الذري للقيام بأشياء مستحيلة بخلاف ذلك. في هذه التجربة ، عملوا مع جسيمات الضوء ، تسمى الفوتونات ، في طيف الميكروويف.

النظام الذي تخيلوه يتكون من تجويف طويل مصنوع من كتلة واحدة من المعدن ، يهدف إلى حبس الفوتونات عند ترددات الميكروويف. يتكون التجويف عن طريق حفر ثقوب تعويض ، مثل الثقوب في الفلوت.

“تمامًا كما هو الحال في الة موسيقيةقال شوستر ، “يمكنك إرسال طول موجي واحد أو أكثر من الفوتونات عبر المجموعة ، ويخلق كل طول موجي” ملاحظة “يمكن استخدامها لتشفير المعلومات الكميةيمكن للباحثين بعد ذلك التحكم في تفاعلات “الملاحظات” باستخدام بت كمومي رئيسي ، دائرة كهربائية فائقة التوصيل.

لكن أغرب اكتشافهم كان كيف تتصرف الفوتونات معًا.

في الطبيعة ، لا تتفاعل الفوتونات تقريبًا ، بل تمر عبر بعضها البعض. بالإعداد الدقيق ، يمكن للعلماء أحيانًا خداع فوتونين للرد على وجود الآخر.

قال شوستر: “نحن هنا نفعل شيئًا أكثر غرابة”. “في البداية لا تتفاعل الفوتونات على الإطلاق ، ولكن عندما تتفاعل إجمالي الطاقة في النظام يصل إلى نقطة تحول ، وفجأة يتحدثون جميعًا مع بعضهم البعض “.

إن وجود الكثير من الفوتونات “تتحدث” مع بعضها البعض في تجربة معملية أمر غريب للغاية ، مثل رؤية قطة تمشي على رجليها الخلفيتين.

قال شوستر: “في العادة ، تكون معظم تفاعلات الجسيمات واحدة لواحد ، حيث يرتد جسيمان أو يجتذبان بعضهما البعض”. “إذا أضفت ثلثًا ، فعادة ما يظلون يتفاعلون بالتتابع مع أحدهم أو الآخر. لكن هذا النظام يجعلهم جميعًا يتفاعلون في نفس الوقت.”

اختبرت تجاربهم ما يصل إلى خمس “ملاحظات” فقط في المرة الواحدة ، ولكن في النهاية يمكن للعلماء تخيل تشغيل مئات أو آلاف الملاحظات عبر كيوبت واحد للتحكم فيها. مع عملية معقدة مثل الكمبيوتر الكمي ، يرغب المهندسون في التبسيط أينما أمكنهم ، كما قال شوستر: “إذا أردت بناء كمبيوتر كمي بألف بتة ويمكنك التحكم فيها جميعًا من خلال جزء واحد ، فسيكون ذلك ذا قيمة لا تصدق. . “

الباحثون أيضا متحمسون للسلوك نفسه. لم يلاحظ أحد أي شيء مثل هذه التفاعلات في الطبيعة ، لذلك يأمل الباحثون أيضًا أن يكون الاكتشاف مفيدًا في محاكاة الظواهر الفيزيائية المعقدة التي لا يمكن رؤيتها حتى هنا على الأرض ، بما في ذلك ربما حتى تكون جزءًا من فيزياء الثقوب السوداء.

أبعد من ذلك ، التجارب ممتعة فقط.

“عادةً ما تحدث التفاعلات الكمومية على مقاييس الطول والوقت التي تكون صغيرة جدًا أو سريعة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها. في نظامنا ، يمكننا قياس الفوتونات في أي من ملاحظاتنا ، وراقب تأثير التفاعل فور حدوثه. قال سريفاتسان شاكرام ، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة UChicago ، المؤلف الأول المشارك للورقة ، وهو الآن أستاذ مساعد في جامعة روتجرز ، إنه من الرائع حقًا “رؤية” تفاعل كمي مع عينك “.


توأم فوتونات من نقاط كمومية مختلفة


مزيد من المعلومات:
Srivatsan Chakram et al ، تجاويف الميكروويف عالية الجودة غير الملحومة للديناميكا الكهربائية الكمية للدوائر متعددة الأوضاع ، خطابات الفحص البدني (2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.127.107701

Srivatsan Chakram et al ، حظر الفوتون المتعدد ، الفيزياء الطبيعية (2022). DOI: 10.1038 / s41567-022-01630-y

المقدمة من
جامعة شيكاغو

يقتبس: العلماء يخترعون “ الفلوت الكمومي ” الذي يمكن أن يجعل جزيئات الضوء تتحرك معًا (2022 ، 6 يوليو) تم استرجاعه في 7 يوليو 2022 من https://phys.org/news/2022-07-scientists-quantum-flute-سيمات.html

هذا المستند عرضة للحقوق التأليف والنشر. باستثناء الاستخدام العادل لأغراض الدراسة أو البحث الخاص ، لا يجوز إعادة إنتاج أي جزء دون إذن كتابي. يتم توفير المحتوى للمعلومات فقط.

READ  متى ترى قمر الحصاد 2021 ، آخر قمر قبل الاعتدال الخريفي