Parasti, lai izmērītu objektu, ir kaut kādā veidā ar to jāsadarbojas: vai nu jāspiež, vai jāsit, vai arī nepieciešama skaņas viļņu atbalss vai gaismas straume. Īsāk sakot, ir gandrīz neiespējami aplūkot objektu bez jebkādas mijiedarbības ar to. Bet jebkuram noteikumam ir izņēmumi, un tādi pastāv pasaulē kvantu fizika.
Pētnieki no Aalto universitātes Somijā piedāvā veidu, kā "redzēt" mikroviļņu impulsu, neuzsūcot un neizstarot nekādus gaismas viļņus. Šis ir piemērs īpašam mērījumam bez mijiedarbības, kad objekts tiek novērots bez mediatordaļiņu iejaukšanās.
Pamatjēdziens "redzēt, nepieskaroties" nav jauns. Fiziķi ir pierādījuši, ka ir iespējams izmantot gaismas viļņveidīgo dabu, lai izpētītu telpu un neliktu tai uzvesties kā daļiņām, sadalot precīzi saskaņotus gaismas viļņus dažādos ceļos un salīdzinot to ceļus.
Lāzeru un spoguļu vietā komanda izmantoja mikroviļņus un pusvadītājus, un tas ir atsevišķs sasniegums. Instalācijā tika izmantota t.s transmons ierīce elektromagnētiskā viļņa noteikšanai, kas radīja impulsus. Lai gan tās ir salīdzinoši lielas pēc kvantu standartiem, šīs ierīces atdarina atsevišķu daļiņu kvantu uzvedību daudzos līmeņos, izmantojot supravadītāju ķēdi.
"Mērīšana bez mijiedarbības ir fundamentāls kvantu efekts, kas nosaka gaismas jutīga objekta klātbūtni bez neatgriezeniskas fotonu absorbcijas," raksta pētnieki savā publicētajā rakstā. "Šeit mēs piedāvājam saskaņotas noteikšanas koncepciju bez mijiedarbības un demonstrējam to eksperimentāli, izmantojot trīs līmeņu supravadošu transmonu ķēdi."
Komanda paļāvās uz kvantu saskaņotību, ko radīja viņu īpašā sistēma (objektu spēja vienlaikus ieņemt divus dažādus stāvokļus, piemēram, Šrēdingera slavenais kaķis), lai sarežģītā shēma būtu veiksmīga. "Mums bija jāpielāgo koncepcija dažādiem eksperimentālajiem rīkiem, kas pieejami supravadošām ierīcēm," saka Aalto universitātes zinātnieki. - Šī iemesla dēļ mums bija arī radikāli jāmaina standarta protokols bez mijiedarbības. Mēs pievienojām vēl vienu kvantitātes slāni, izmantojot augstāku enerģijas līmeni transmons'.
Komandas veiktos eksperimentus atbalstīja teorētiskie modeļi, kas apstiprināja rezultātus. Šis ir piemērs tam, ko zinātnieki sauc par kvantu priekšrocību – kvantu ierīču spēju pārsniegt to, kas ir iespējams ar klasiskajām ierīcēm.
Kvantu fizikā pieskaršanās lietām dažkārt var izraisīt letālas sekas. Tāpēc gadījumos, kad darbam nepieciešama maksimāla precizitāte, var noderēt šādas alternatīvas mērīšanas metodes. Jomas, kurās var piemērot šo shēmu, ietver kvantu skaitļošana, optiskā attēlveidošana, trokšņu noteikšana un kriptogrāfisko atslēgu izplatīšana. Katrā gadījumā iesaistīto sistēmu efektivitāte ievērojami palielināsies.
"Kvantu skaitļošanā mūsu metodi var izmantot, lai diagnosticētu mikroviļņu fotonu stāvokļus noteiktos atmiņas elementos," saka zinātnieki. "To var uzskatīt par ļoti efektīvu veidu, kā iegūt informāciju, netraucējot kvantu procesora darbību."
Jūs varat palīdzēt Ukrainai cīnīties pret krievu iebrucējiem. Labākais veids, kā to izdarīt, ir ziedot līdzekļus Ukrainas bruņotajiem spēkiem Savelife vai izmantojot oficiālo lapu NBU.
Interesanti arī: