De obicei, pentru a măsura un obiect, trebuie să interacționați cu el într-un fel: fie împingeți, fie loviți, fie aveți nevoie de ecoul undelor sonore sau de un flux de lumină. Pe scurt, este aproape imposibil să te uiți la un obiect fără o anumită interacțiune cu el. Dar există excepții de la orice regulă și ele există în lume fizică cuantică.
Cercetătorii de la Universitatea Aalto din Finlanda propun o modalitate de a „vedea” un puls de microunde fără a absorbi și a reradia unde de lumină. Acesta este un exemplu de măsurare specială fără interacțiune, când un obiect este observat fără interferență din partea particulelor mediatoare.
Conceptul fundamental de „a vedea fără a atinge” nu este nou. Fizicienii au dovedit că este posibil să se folosească natura ondulatorie a luminii pentru a explora spațiul și nu a-l face să se comporte ca niște particule prin împărțirea undelor de lumină aliniate cu precizie în diferite căi și comparând căile lor.
În loc de lasere și oglinzi, echipa a folosit microunde și semiconductori, iar aceasta este o realizare separată. Instalarea a folosit așa-numita transmon un dispozitiv pentru detectarea unei unde electromagnetice care produce impulsuri. Deși relativ mari în raport cu standardele cuantice, aceste dispozitive imită comportamentul cuantic al particulelor individuale la multe niveluri, folosind un circuit supraconductor.
„Măsurarea fără interacțiune este un efect cuantic fundamental care determină prezența unui obiect sensibil la lumină fără absorbția ireversibilă a fotonilor”, scriu cercetătorii în lucrarea lor publicată. „Aici propunem conceptul de detecție coerentă fără interacțiune și îl demonstrăm experimental folosind un circuit transmon supraconductor cu trei niveluri”.
Echipa s-a bazat pe coerența cuantică creată de sistemul lor special (capacitatea obiectelor de a ocupa două stări diferite în același timp, precum celebra pisică a lui Schrödinger) pentru a face schema complexă de succes. „A trebuit să adaptăm conceptul la diferitele instrumente experimentale disponibile pentru dispozitivele supraconductoare”, spun oamenii de știință de la Universitatea Aalto. - Din această cauză, a trebuit și noi să schimbăm radical protocolul standard fără interacțiune. Am adăugat un alt strat de cuantum prin utilizarea unui nivel de energie mai ridicat transmon".
Experimentele efectuate de echipă au fost susținute de modele teoretice care susțin rezultatele. Acesta este un exemplu a ceea ce oamenii de știință numesc avantajul cuantic - capacitatea dispozitivelor cuantice de a depăși ceea ce este posibil cu dispozitivele clasice.
În fizica cuantică, atingerea lucrurilor poate duce uneori la consecințe fatale. Deci, pentru cazurile în care lucrul necesită precizie maximă, următoarele metode alternative de măsurare pot fi utile. Domeniile în care această schemă poate fi aplicată includ calculul cuantic, imagistica optică, detectarea zgomotului și distribuția cheilor criptografice. În fiecare caz, eficiența sistemelor implicate va crește semnificativ.
„În calculul cuantic, metoda noastră poate fi folosită pentru a diagnostica stările fotonilor cu microunde în anumite elemente de memorie”, spun oamenii de știință. „Acest lucru poate fi văzut ca o modalitate foarte eficientă de extragere a informațiilor fără a perturba funcționarea procesorului cuantic”.
Poți ajuta Ucraina să lupte împotriva invadatorilor ruși. Cel mai bun mod de a face acest lucru este să donați fonduri Forțelor Armate ale Ucrainei prin intermediul Salveaza viata sau prin pagina oficiala NBU.
Interesant de asemenea: