Συνήθως, για να μετρήσετε ένα αντικείμενο, πρέπει να αλληλεπιδράσετε με αυτό με κάποιο τρόπο: είτε σπρώξτε, είτε χτυπήστε, είτε χρειάζεστε την ηχώ των ηχητικών κυμάτων ή μια φωτεινή ροή. Εν ολίγοις, είναι σχεδόν αδύνατο να κοιτάξουμε ένα αντικείμενο χωρίς κάποια αλληλεπίδραση με αυτό. Υπάρχουν όμως εξαιρέσεις σε κάθε κανόνα, και υπάρχουν στον κόσμο κβαντική φυσική.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Aalto στη Φινλανδία προτείνουν έναν τρόπο για να «δούμε» έναν παλμό μικροκυμάτων χωρίς να απορροφά και να εκπέμπει εκ νέου κανένα κύμα φωτός. Αυτό είναι ένα παράδειγμα ειδικής μέτρησης χωρίς αλληλεπίδραση, όταν ένα αντικείμενο παρατηρείται χωρίς παρεμβολές από σωματίδια μεσολαβητή.
Η θεμελιώδης έννοια του «βλέπω χωρίς να αγγίζω» δεν είναι νέα. Οι φυσικοί έχουν αποδείξει ότι είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί η κυματοειδής φύση του φωτός για να εξερευνήσει το διάστημα και να μην το κάνει να συμπεριφέρεται σαν σωματίδια χωρίζοντας με ακρίβεια ευθυγραμμισμένα κύματα φωτός σε διαφορετικά μονοπάτια και συγκρίνοντας τις διαδρομές τους.
Αντί για λέιζερ και καθρέφτες, η ομάδα χρησιμοποίησε μικροκύματα και ημιαγωγούς, και αυτό είναι ένα ξεχωριστό επίτευγμα. Η εγκατάσταση χρησιμοποίησε το λεγόμενο transmon μια συσκευή για την ανίχνευση ενός ηλεκτρομαγνητικού κύματος που έκανε παλμούς. Αν και είναι σχετικά μεγάλες από τα κβαντικά πρότυπα, αυτές οι συσκευές μιμούνται την κβαντική συμπεριφορά μεμονωμένων σωματιδίων σε πολλά επίπεδα χρησιμοποιώντας ένα υπεραγώγιμο κύκλωμα.
«Η μέτρηση χωρίς αλληλεπίδραση είναι ένα θεμελιώδες κβαντικό φαινόμενο που καθορίζει την παρουσία ενός φωτοευαίσθητου αντικειμένου χωρίς μη αναστρέψιμη απορρόφηση φωτονίων», γράφουν οι ερευνητές στη δημοσιευμένη εργασία τους. «Εδώ προτείνουμε την έννοια της συνεκτικής ανίχνευσης χωρίς αλληλεπίδραση και την αποδεικνύουμε πειραματικά χρησιμοποιώντας ένα υπεραγώγιμο κύκλωμα διαμονών τριών επιπέδων».
Η ομάδα βασίστηκε στην κβαντική συνοχή που δημιουργήθηκε από το ειδικό σύστημά της (την ικανότητα των αντικειμένων να καταλαμβάνουν δύο διαφορετικές καταστάσεις ταυτόχρονα, όπως η διάσημη γάτα του Schrödinger) για να κάνει το σύνθετο σχήμα επιτυχημένο. «Έπρεπε να προσαρμόσουμε την ιδέα στα διάφορα πειραματικά εργαλεία που είναι διαθέσιμα για υπεραγώγιμες συσκευές», λένε επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Άαλτο. - Εξαιτίας αυτού, έπρεπε επίσης να αλλάξουμε ριζικά το τυπικό πρωτόκολλο χωρίς αλληλεπίδραση. Προσθέσαμε ένα άλλο στρώμα κβαντικού χαρακτήρα χρησιμοποιώντας υψηλότερο επίπεδο ενέργειας transmon».
Τα πειράματα που διεξήγαγε η ομάδα υποστηρίχθηκαν από θεωρητικά μοντέλα που υποστηρίζουν τα αποτελέσματα. Αυτό είναι ένα παράδειγμα αυτού που οι επιστήμονες αποκαλούν κβαντικό πλεονέκτημα - την ικανότητα των κβαντικών συσκευών να υπερβαίνουν ό,τι είναι δυνατό με τις κλασικές συσκευές.
Στην κβαντική φυσική, το άγγιγμα πραγμάτων μπορεί μερικές φορές να οδηγήσει σε μοιραίες συνέπειες. Έτσι, για περιπτώσεις όπου η εργασία απαιτεί μέγιστη ακρίβεια, οι ακόλουθες εναλλακτικές μέθοδοι μέτρησης μπορεί να είναι χρήσιμες. Οι τομείς στους οποίους μπορεί να εφαρμοστεί αυτό το καθεστώς περιλαμβάνουν κβαντικός υπολογισμός, οπτική απεικόνιση, ανίχνευση θορύβου και διανομή κρυπτογραφικού κλειδιού. Σε κάθε περίπτωση, η αποτελεσματικότητα των εμπλεκόμενων συστημάτων θα αυξηθεί σημαντικά.
«Στον κβαντικό υπολογισμό, η μέθοδός μας μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διάγνωση καταστάσεων φωτονίων μικροκυμάτων σε ορισμένα στοιχεία μνήμης», λένε οι επιστήμονες. «Αυτό μπορεί να θεωρηθεί ως ένας εξαιρετικά αποτελεσματικός τρόπος εξαγωγής πληροφοριών χωρίς διακοπή της λειτουργίας του κβαντικού επεξεργαστή».
Μπορείτε να βοηθήσετε την Ουκρανία να πολεμήσει ενάντια στους Ρώσους εισβολείς. Ο καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να δωρίσετε χρήματα στις Ένοπλες Δυνάμεις της Ουκρανίας μέσω Savelife ή μέσω της επίσημης σελίδας NBU.
Επίσης ενδιαφέρον: