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

Планете нужна помощь в сборе данных о гибели деревьев

Мертвые деревья — не новость в австралийском пейзаже, но прошедшее лето стало особенно суровым. После нескольких недель оранжевого тумана и густого черного дыма, вызванного лесными...

Обнаружен новый способ лечения рака

Команда ученых из Университета Пердью в Соединенных Штатах Америки обнаружила новый сигнальный путь, который является причиной развития рака легких, почек, печени, поджелудочной железы и...

Побит самый старый рекорд дождя в Великобритании

Прошлый месяц был особенно грязным и мрачным среди «шпилей сновидений» Оксфорда, поскольку город пережил самый влажный октябрь за 145 лет. По информации репортера Джонатана Эмоса...

Козы имеют одно и то же мнение о направлении движения

Козы демонстрируют поведение, которое ученые давно наблюдали при выпасе животных. Похоже, что козы решили, какой выбрать путь. Загадка того, как существа в животном мире вместе...

Найдена первая окаменелость пернатого динозавра

Плотоядное животное размером с курицу является первым окаменелым пернатым динозавром, найденным в Южном полушарии. Как утверждает Джон Пикрэлл в своей статье, окаменелость мясоеда размером с...

В Долине Смерти обнаружены бактерии, жившие в эволюционном застое 175 млн лет

Американские ученые нашли на территории Долины Смерти бактерии, находящиеся в эволюционном застое много миллионов лет. Специалисты провели анализ микроорганизмов и благодаря химическим реакциям, спровоцированным радиоактивностью,...

В Китае обнаружили след динозавра размером с кошку

Международная группа палеонтологов крошечный след стегозавра, который был не больше кошки. Они обитали на Земле 155—145 млн лет назад. Стегозавры обладали длинной шеей и...

Открыт феномен квантового замедления времени

По сообщению статьи, опубликованной в «Nature Communications‎»‎, исследователи из Дартмутского колледжа, Университета Санта-Клары в США и колледжа Святого Ансельма открыли новый феномен квантового замедления...

Беременные и кормящие женщины смогут решить, получать вакцину или нет

В своем экстренном разрешении на вакцину Pfizer-BioNTech  Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов предприняло неожиданный шаг, оставив открытой возможность того,...