211service.com
První pozorování makroskopického kvantového skoku
Jednou z definujících charakteristik kvantových objektů je jejich schopnost změnit se z excitovaného stavu do základního stavu, aniž by procházely jakýmikoli přechodnými stavy.
Důsledky kvantových skoků naplňují náš svět: například chemie je v podstatě věda o kvantových skokech.
Ale i když je snadné vidět důsledky kvantových skoků, je mnohem těžší je zachytit při činu.
V posledních letech fyzici tvrdě pracovali na tom, aby skutečně sledovali, jak různé kvantové objekty dělají skok. Udělali to pro fotony, elektrony, zachycené ionty a atomy, dokonce i některé molekuly. Není to jednoduché, ale dá se to
Ale nikdy neviděli, jak makroskopický objekt přeskakuje z jedné energetické úrovně na druhou. To není kvůli nedostatku makroskopického kvantového jevu; je z čeho vybírat, jako je laser a supravodivost.
Vše se dnes mění s oznámením Rajamaniho Vijayaraghavana a přátel z Kalifornské univerzity v Berkeley, že poprvé viděli skok makroskopického kvantového objektu.
Předmětem je supravodivý qubit, který fyzici někdy nazývají umělý atom. Atom je supravodivý obvod, ve kterém tok náboje v určitém směru může představovat 0, zatímco tok v opačném směru představuje například 1.
Fyzici mohou sledovat supravodivý qubit jeho koupelí v mikrovlnných fotonech uvnitř dutiny. interakce mezi fotonem a qubitem mění vlastnosti fotonu, jako je jeho fáze, kterou lze měřit, když vycházejí z dutiny.
Ale aby bylo možné sledovat skok qubitu, fotony se musí poflakovat poměrně dlouhou dobu, asi mikrosekundu nebo tak. Ale protože fotony jsou pomíjivé věci, mají tendenci se zatoulat dlouho před tím.
Trik, který Vijayaraghavan a kamarádi dovedli k dokonalosti, je navrhnout dutinu, která zaměstná fotony dostatečně dlouho na to, aby zažili skok. Když se to stane, je to přímo vidět. Říká se, že jde o první pozorování kvantových skoků v makroskopickém kvantovém systému.
Pod makroskopickým se rozumí asi 10 mikrometrů napříč, což je velikost jejich supravodivého obvodu. To je přibližně velikost červených krvinek.
To je nový výsledek, ale také potenciálně užitečný. Schopnost monitorovat qubity přeskakující z jednoho stavu do druhého je technologie umožňující transformaci kvantových počítačů. Na tento druh kontroly spoléhají například kódy pro opravu chyb, bez kterých počítače prostě nefungují.
A co víc, Vijayaraghavan a kamarádi říkají, že jejich nápady lze snadno aplikovat na jiné druhy kvantových systémů. Naši technologii lze snadno integrovat do hybridních obvodů zahrnujících molekulární magnety, dusíková prázdná místa v diamantu nebo polovodičové kvantové tečky, říkají.
Pokud se ukáže, že je to pravda, mohl by to být jeden z těch technických průlomů, které mohou proměnit nepraktická demonstrační zařízení v praktické elektrárny schopné fungovat v reálném světě. Počkejme a uvidíme.
Ref: arxiv.org/abs/1009.2969 : Pozorování kvantových skoků v supravodivém umělém atomu