სიახლეები
2021 წლის მარტის ნომერში ჟურნალში Chaos დაიბეჭდა სინგაპურის ტექნოლოგიისა და დიზაინის უნივერსიტეტის (SUTD) მეცნიერების სტატია, თუ როგორ შეიძლება გარემომ გავლენა მოახდინოს კვანტურ ქცევაზე, როგორიცაა მაგალითად ლოკალიზაცია. კვლევის შედეგებმა შეიძლება მიგვიყვანოს ახალ აღმოჩენებთან ზეგამტარ მასალებსა და კვანტური მოწყობილობების ფიზიკაში, მათ შორის ზუსტი სენსორების დიზაინში.
კვანტური ტექნოლოგიით შესაძლებელია როგორც უფრო სწრაფი და მგრძნობიარე სამედიცინო გამოსახულების მიღება, ასევე მაღალსიხშირული სენსორების განვითარება, რომლითაც შეიძლება დადგინდეს ნიადაგს ქვეშ მიწა კლდოვანია თუ შეიცავს ნავთობისა და გაზის საბადოებს.
მიუხედავად დიდი თეორიული პოტენციალისა, კვანტური საზომი მოწყობილობების წარმოების საქმეში ერთი მნიშვნელოვანი პრაქტიკული გამოწვევა რჩება: იმის კონტროლი, თუ როგორ რეაგირებენ ისინი გარემოზე. რეალური მოწყობილობები უკიდურესად მგრძნობიარეა ხმაურის მიმართ, რაც საუკეთესო შემთხვევაში ამცირებს მათ სიზუსტის, ხოლო უარეს შემთხვევაში იწვევს შეცდომის მიუღებელ დონეს. როდესაც საქმე ეხება ზუსტი სენსორების შემუშავებას, ასეთმა ხმაურმა შეიძლება გადაფაროს ნებისმიერი სასარგებლო სიგნალი.
იმის გაგება, თუ როგორ რეაგირებენ კვანტური მოწყობილობები ხმაურზე, მკვლევარებს დაეხმარება მათი დაცვის ახალი ხერხების შემუშავებაში, რაც გაზომვისა და მგრძნობელობის ახალ ტექნოლოგიებს უფრო შესაძლებელს გახდის. მათი სიზუსტის გაზრდის გარდა, მკვლევარებმა შეიძლება შეძლონ კვანტური მოწყობილობებისთვის ახალი თვისებების მიცემა. ”თუ შევძლებთ შეცვალოთ ხმაური, რომელიც ამ მოწყობილობებზე მოქმედებს, შეგიძლიათ ისინი განსხვავებულად აამოქმედოთ და კიდევ უფრო საინტერესო მოწყობილობა მიიღოთ.” - განმარტავს კვლევის ხელმძღვანელი Dario Poletti (SUTD).
მაგალითად, მეცნიერებმა ათწლეულების განმავლობაში იცოდნენ, რომ შეშფოთებამ სისტემაში შეიძლება გამოიწვიოს ლოკალიზაცია, როცა კვანტური სისტემა „იჭედება“ თავდაპირველ მდგომარეობაში. მეორეს მხრივ, როდესაც სისტემის ნაწილაკებს შორის ურთიერთქმედება ძლიერია, არსებობს შესაძლებლობა, რომ ისინი „განთავისუფლდენე“, ანუ მოხდეს მათი დელოკალიზაცია.
უწესრიგობისა და ურთიერთქმედების შესაბამისი პარამეტრების გარდა მეცნიერებმა თავიანთ მოდელებში დაამატეს მესამე ცვლადი, რომელიც გარემოს თვისებებს ახასიათებს. მათ მოდიფიკაცია გაუკეთეს XXZ-სპინური მესერის სახელით ცნობილ მოდელს და აჩვენეს, რომ სისტემაში არსებული უწესრიგობებისა და ურთიერთქმედების სიძლიერის მიხედვით, გარემომ შეიძლება მოახდინოს მნიშვნელოვანი გავლენა ლოკალიზაციაზე.
მოდელის კომპიუტერული სიმულაციებით, მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ სისტემის ურთიერთქმედებისას დისიპაციურ გარემოსთან, მაგალითად ფოტონების გაზთან, შეიძლება მოხდეს მისი დელოკალიზაცია და იგი გახდეს უფრო თხევადი და ერთგვაროვანს - როგორც წყალი.
მათ ასევე აღმოაჩინეს, რომ სუსტად და ძლიერად ურთიერთქმედებადი სისტემები ორივე ამჟღავნებს ლოკალიზაციის ნიშნებს, თუმცა ლოკალიზაციის ტიპები საოცრად განსხვავებული იყო ერთმანეთისგან: პირველ შემთხვევაში მარცვლოვანი და შეკრული როგორც ქვიშა, ხოლო მეორე შემთხვევაში უფრო ერთგვაროვანი, მაგრამ ასევე შეკრული, როგორც ყინული.
ეს თეორიული აღმოჩენა იმაზე მეტყველებს, რომ გარკვეული მასალების თვისებების კონტროლი შესაძლებელია გარემოს ცვლილებით. მაგალითად, შესაძლებელია მასალა იზოლატორიდან გამტარად გადაიქცეს მასზე დასხივებით, ან მასალა ერთი სახის იზოლატორიდან მეორეში გადავიდეს არაკვანტური ზემოქმედებით.
წყარო:
