Gewoonlijk moet je, om een object te meten, er op de een of andere manier mee omgaan: duwen of slaan, of je hebt de echo van geluidsgolven of een lichtstraal nodig. Kortom, het is bijna onmogelijk om naar een object te kijken zonder enige interactie ermee. Maar er zijn uitzonderingen op elke regel, en die bestaan in de wereld kwantumfysica.
Onderzoekers van de Aalto Universiteit in Finland stellen een manier voor om een microgolfpuls te "zien" zonder lichtgolven te absorberen en opnieuw uit te stralen. Dit is een voorbeeld van een speciale meting zonder interactie, wanneer een object wordt waargenomen zonder interferentie van mediatordeeltjes.
Het fundamentele concept van "zien zonder aan te raken" is niet nieuw. Natuurkundigen hebben bewezen dat het mogelijk is om de golfachtige aard van licht te gebruiken om de ruimte te verkennen en niet om het zich als deeltjes te laten gedragen door nauwkeurig uitgelijnde lichtgolven in verschillende paden te splitsen en hun paden te vergelijken.
In plaats van lasers en spiegels gebruikte het team microgolven en halfgeleiders, en dit is een prestatie apart. De installatie gebruikte de zgn transmon een apparaat voor het detecteren van een elektromagnetische golf die pulsen veroorzaakte. Hoewel relatief groot volgens kwantumnormen, bootsen deze apparaten het kwantumgedrag van individuele deeltjes op vele niveaus na met behulp van een supergeleidend circuit.
"Meten zonder interactie is een fundamenteel kwantumeffect dat de aanwezigheid van een lichtgevoelig object bepaalt zonder onomkeerbare absorptie van fotonen", schrijven de onderzoekers in hun gepubliceerde artikel. "Hier stellen we het concept van coherente detectie zonder interactie voor en demonstreren we het experimenteel met behulp van een supergeleidend transmoncircuit met drie niveaus."
Het team vertrouwde op de kwantumcoherentie die werd gecreëerd door hun speciale systeem (het vermogen van objecten om twee verschillende toestanden tegelijkertijd in te nemen, zoals de beroemde kat van Schrödinger) om het complexe schema succesvol te maken. "We moesten het concept aanpassen aan de verschillende experimentele tools die beschikbaar zijn voor supergeleidende apparaten", zeggen wetenschappers van de Aalto University. - Hierdoor hebben wij ook het standaardprotocol radicaal moeten wijzigen zonder tussenkomst. We hebben nog een kwantumlaag toegevoegd door een hoger energieniveau te gebruiken transmon.
De experimenten die door het team werden uitgevoerd, werden ondersteund door theoretische modellen die de resultaten ondersteunden. Dit is een voorbeeld van wat wetenschappers het kwantumvoordeel noemen: het vermogen van kwantumapparaten om verder te gaan dan wat mogelijk is met klassieke apparaten.
In de kwantumfysica kan het aanraken van dingen soms fatale gevolgen hebben. Dus voor gevallen waarin het werk maximale nauwkeurigheid vereist, kunnen de volgende alternatieve meetmethoden van pas komen. Gebieden waarop dit schema kan worden toegepast, zijn onder meer kwantumcomputing, optische beeldvorming, ruisdetectie en distributie van cryptografische sleutels. In elk geval zal de efficiëntie van de betrokken systemen aanzienlijk toenemen.
"Bij kwantumcomputing kan onze methode worden gebruikt om microgolffotontoestanden in bepaalde geheugenelementen te diagnosticeren", zeggen de wetenschappers. "Dit kan worden gezien als een zeer efficiënte manier om informatie te extraheren zonder de werking van de kwantumprocessor te verstoren."
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Ook interessant: