- Сообщения
- 8.459
- Реакции
- 11.108
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
За последние два десятилетия квантовые технологии добились больших успехов, и физики теперь могут создавать и управлять системами, которые когда-то были в сфере мысленных экспериментов. Одним из особенно интересных направлений исследования является нечеткая граница между квантовой и классической физикой. В прошлом можно было провести четкое разграничение с точки зрения размера: крошечные объекты, такие как фотоны и электроны, обитают в квантовом мире, тогда как большие объекты, такие как бильярдные шары, подчиняются классической физике.
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
В отличие от электронов или фотонов, эти барабанные головки представляют собой макроскопические объекты, которые изготавливаются с использованием стандартных методов микрообработки и кажутся твердыми, как бильярдные шары, на изображениях электронного микроскопа. Тем не менее, несмотря на материальную природу резонаторов, исследователи смогли наблюдать их квантовые свойства, например, переведя устройство в его квантовое основное состояние, как это сделали Тойфель и его коллеги в 2017 году.
Физики из США разработали новый метод охлаждения крошечного квантового барабана, который позволяет перевести его в долгоживущее квантовое основное состояние. Это крошечное устройство может быть использовано в качестве нового метода хранения квантовой информации или как датчик движения. Этот прорыв также может способствовать развитию области квантовой акустики, которая изучает квантовую природу механических колебаний.
Исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) в Колорадо, США, во главе с Джоном Тойфелем, разработали этот квантовый барабан и провели эксперименты. Они отмечают, что сейчас мы находимся на пороге создания искусственных макроскопических объектов, которые подчиняются квантовым законам и обычно проявляются только на атомном уровне. Этот прогресс открывает новые возможности исследований в области квантовой физики и может привести к созданию более эффективных и точных квантовых устройств и систем.
Физики разработали микробарабан, который представляет собой квантово-механический резонатор из алюминия. Его размеры составляют 100 нм в толщину и 15 мкм в ширину, и он встроен в сверхпроводящую полость установки. Команда исследователей осуществляет охлаждение барабана до микрокельвиновых температур, чтобы достичь его исходного квантового состояния, при котором его диапазон движения стремится к нулю, то есть амплитуда его колебаний становится очень малой. Специально разработанная схема позволяет взаимодействовать микроволнам, колеблющимся на частоте 7,5 ГГц, и вибрирующему барабану на радиочастоте 11 МГц.
Исследователи используют метод, аналогичный лазерному охлаждению атомов, но вместо лазерного излучения они применяют микроволны. Микроволны используются для измерения и контроля вибрации барабана, а также влияют на его движение. Уникальность метода охлаждения, разработанного командой Джона Тойфеля, заключается в том, что весь экспериментальный аппарат устанавливается в традиционный криостат еще до начала бокового охлаждения. Это дает исследователям значительное преимущество, поскольку большинство лазерных охлаждений начинаются с комнатной температуры. В данном случае сочетание предварительного криогенного охлаждения и микроволнового охлаждения позволяет достичь желаемых результатов. Благодаря криогенному охлаждению энергия барабана снижается до примерно 30 квантов, а затем охлаждение боковой полосы дальнейшим образом снижает температуру барабана до менее 400 мкК, при этом энергия барабана постепенно снижается до примерно одной трети одного кванта. Это означает, что две трети времени барабан находится в своем основном состоянии (не в квантовом состоянии), а одна треть времени он обладает некоторой энергией.
Научный телеграм канал
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
и
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Все вопросы по разделам
Science и Киновселенная
задавать
Neural Network
Aintelligence
Последнее редактирование:
