211service.com
Første observation af et makroskopisk kvantespring
Et af de definerende kendetegn ved kvanteobjekter er deres evne til at skifte fra en exciteret tilstand til en grundtilstand uden at passere gennem nogen mellemtilstand.
Konsekvenserne af kvantespring fylder vores verden: kemi, for eksempel, er i bund og grund videnskaben om kvantespring.
Men selvom det er let at se konsekvenserne af kvantespring, er det meget sværere at fange dem på akt.
I de seneste år har fysikere arbejdet hårdt for rent faktisk at se, mens forskellige kvanteobjekter gør et hop. De har gjort det for fotoner, elektroner, fangede ioner og atomer, endda nogle molekyler. Det er ikke nemt, men det kan lade sig gøre
Men de har aldrig set et makroskopisk objekt hoppe fra et energiniveau til et andet. Det er ikke af mangel på makroskopisk kvantefænomen; der er masser at vælge imellem, såsom lasering og superledning.
Alt det ændrer sig i dag med en meddelelse fra Rajamani Vijayaraghavan og venner ved University of California, Berkeley, om at de har set et makroskopisk kvanteobjekt springe for første gang.
Det pågældende objekt er en superledende qubit, hvad fysikere nogle gange kalder et kunstigt atom. Atomet er et superledende kredsløb, hvor ladningsstrømmen i en bestemt retning kan repræsentere et 0, mens strømmen i den modsatte retning for eksempel repræsenterer 1.
Fysikere kan se en superledende qubit ved at bade den i mikrobølgefotoner inde i et hulrum. interaktionen mellem foton og qubit ændrer fotonens egenskaber, såsom deres fase, som kan måles, når de kommer ud af hulrummet.
Men for at se et qubit springe, skal fotonerne hænge i ret lang tid, omkring et mikrosekund eller deromkring. Men da fotoner er flygtige ting, har de en tendens til at vandre væk længe før dette.
Tricket, som Vijayaraghavan og vennerne har perfektioneret, er at designe et hulrum, der holder fotonerne beskæftiget længe nok til at opleve springet. Når det sker, er det ligetil at se. De siger, at det er den første observation af kvantespring i et makroskopisk kvantesystem.
Med makroskopisk mener de omkring 10 mikrometer på tværs, størrelsen af deres superledende kredsløb. Det er omtrent på størrelse med et rødt blodlegeme.
Det er et nyt resultat, men det er også et potentielt nyttigt. Evnen til at overvåge qubits, der springer fra en tilstand til en anden, er en muliggørende teknologi, der kan transformere kvantecomputere. For eksempel er fejlkorrigerende koder, uden hvilke computere bare ikke fungerer, afhængige af denne form for kontrol.
Hvad mere er, siger Vijayaraghavan og venner, at deres ideer nemt kan anvendes på andre former for kvantesystemer. Vores teknologi kan let integreres i hybride kredsløb, der involverer molekylære magneter, ledige nitrogenpladser i diamanter eller halvlederkvanteprikker, siger de.
Hvis det viser sig at være sandt, kan dette være et af de tekniske gennembrud, der kan gøre upraktiske demonstrationsenheder til praktiske kraftcentre, der er i stand til at fungere i den virkelige verden. Lad os vente og se.
Ref: arxiv.org/abs/1009.2969 : Observation af kvantespring i et superledende kunstigt atom