Команда NIST направляет и измеряет квантовый драм-дуэт

схожие новости

Подобно дирижерам жуткой симфонии, исследователи из Национального института стандартов и технологий (NIST) «запутали» два маленьких механических барабана и точно измерили их связанные квантовые свойства. Подобные пары когда-нибудь смогут выполнять вычисления и передавать данные в крупномасштабных квантовых сетях, говорится в статье на официальном сайте NIST.

Команда NIST использовала микроволновые импульсы, чтобы спровоцировать два крошечных алюминиевых барабана квантовой версией линди-хопа. Исследователи проанализировали радиолокационные сигналы, чтобы убедиться, что шаги двух барабанов образуют некий узор — дуэт, который был бы невозможен в повседневном классическом мире.

Квантовая механика изначально задумывалась как свод правил для света и материи на атомных масштабах. Однако в последние годы исследователи показали, что те же правила могут применяться ко все более крупным объектам – таким, как барабаны. Их возвратно-поступательное движение делает их типом системы, известной как механический осциллятор. Впервые такие системы появились в NIST около десяти лет назад, и в этом случае механическими элементами были отдельные атомы.

С тех пор исследовательская группа Teufel демонстрирует квантовый контроль над барабанными алюминиевыми мембранами, подвешенными над сапфировыми матами. По квантовым стандартам барабаны NIST массивные, шириной 20 микрометров, длиной 14 микрометров и толщиной 100 нанометров. Каждый из них весит около 70 пикограмм, что соответствует примерно 1 трлн атомов.

Исследователи NIST запутали удары этих двух механических барабанов — крошечных алюминиевых мембран, каждая из которых состоит примерно из 1 триллиона атомов — и точно измерили их связанные квантовые свойства. Подобные запутанные пары, массивные по квантовым стандартам, смогут когда-нибудь выполнять вычисления и передавать данные в крупномасштабных квантовых сетях

Барабанная установка NIST подключена к электрической цепи и помещена в криогенно охлаждаемую полость. Когда применяется микроволновый импульс, электрическая система взаимодействует с барабанами и контролирует их работу, а они могут поддерживать такие квантовые состояния, как запутывание в течение примерно миллисекунды — долгое время в квантовом мире.

Для экспериментов исследователи применили 2 одновременных микроволновых импульса для охлаждения барабанов, еще 2 импульса для запутывания барабанов и 2 — для усиления и записи сигналов, представляющих квантовые состояния двух барабанов. Состояния кодируются в отраженном микроволновом поле, подобно радару. Исследователи сравнили отражения с исходным микроволновым импульсом, чтобы определить положение и импульс каждого барабана.

Чтобы охладить барабаны, исследователи применили импульсы с частотой ниже собственных колебаний полости. Как и в эксперименте 2011 года, барабанные дроби преобразовывали приложенные фотоны в более высокую частоту резонатора. Эти фотоны просачивались из полости по мере ее заполнения. Каждый уходящий фотон забирал с собой одну механическую единицу энергии (один фонон или один квант) от движения барабана. Это позволило избавиться от большей части движения барабана, связанного с нагревом.

Для запутывания фононных пар решающее значение имела длительность импульсов. Исследователи обнаружили, что микроволновые импульсы должны длиться более 4 микросекунд, в идеале 16,8 микросекунд. По словам ученых, за это время сцепление становится сильнее, и движение каждого барабана увеличивается из-за движения в унисон.

Исследователи искали закономерности в возвращаемых сигналах или данных радара. Нанесение результатов на график выявило необычные закономерности, свидетельствующие о запутанности барабанов. Чтобы быть уверенным, исследователи провели эксперимент 10 тысяч раз и применили статистический тест для расчета корреляции между различными наборами результатов, такими как положение двух барабанов.

Читать еще

Комментарий

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

Популярные новости

Эволюция мозга предков человека произошло 1,7 млн лет назад

Недавние исследования ученых показали, что развитие мозга предков человека до состояния, похожего на нынешний, началось примерно 1,7 миллионов лет назад. Ранее данный процесс относили...

В Нигерии нашли следы пчеловодства 3500-летней давности

Международная группа археологов выяснила, что древние люди, которые проживали на территории Нигерии около 3,5 тысячи лет назад, занимались пчеловодством. Из этого следует, что даже тогда...

Новый материал показывает нулевое тепловое расширение при нагреве свыше 1000 градусов

Специалисты из Австралии изобрели самый термостойкий материал на планете — сплав скандия, алюминия, вольфрама и кислорода, демонстрирующий нулевое тепловое расширение в диапазоне температур от...

За рубежом выяснили, кто самый дальний родственник человека

Домыслы о том, что гребневики являются древнейшими животными, по мнению иностранных ученых, ошибочны. Они пришли к выводу, что губки – самые дальние предки человека. Споры...

На административном здании на Аляске появился огромный ковер из пауков

Как сообщает интернет-версия журнала The New York Times, незадолго до Хэллоуина в 2018 году в административном здании национального парка и заповедника Глейшер-Бэй на Аляске...

Ученые доказали, что вороны не глупее обезьян

Исследования показали, что вороны - неглупые птицы, а очень даже наоборот. Совсем недавно ученые показали, что молодые вороны, которым нет еще полугода, по уму...

NE&E: На территории Болгарии и Чехии обнаружили самую древнюю ДНК человека

Международная группа исследователей уверена, что в Чехии нашли самую древнюю ДНК в мире. Ученые из Института Науки о человеческой истории имени Макса Планка в Германии...

Обеззараживающие маски N95 применимы для повторного использования

Ученые из Ливерморской национальной лаборатории имени Лоуренса (LLNL) определили, что нагрев респираторов N95 до 75 градусов по Цельсию в течение 30 минут деактивирует суррогатный...

Исследователи фиксируют, как материалы разламываются от удара тока

Понимание того, как материалы деформируются и разрушаются при сильном ударе током, имеет ключевое значение в широком спектре областей, включая астрофизику, материаловедение и аэрокосмическую технику....