სიახლეები
პოტენციურ ორმოებში ჩაჭერილი სიტემების ელექტრო-მექანიკა დამყარებულია მიკრო-ტალღური და მექანიკური მოდების ურთიერთქმედებაზე, რაც მექანიკურ-კვანტური სისტემებით მანიპულირების საშუალებას იძლევა. ასეთი აპლიკაციებისთვის კრიტიკულად მნიშვნელოვანია მექანიკური მოდების კოჰერენტულობა, რათა არ მოხდეს კვანტური მდგომარეობების თერმული დაშლა.
2022 წლის 21 მარტს ჟურნალ Nature Communications გამოქვეყნებულ სტატიაში კოპენჰაგენის უნივერსიტეტის ნილს ბორის ინსტიტუტის მეცნიერების კვლევაში წარმოგენილია ძალიან დაბალ (30 მილი-კელვინ) ტემპერატურამდე გაციებული ელექტრო-მექანიკურ სისტემა, რომელიც არა-ხისტადაა დამაგრებული მექანიკური რეზონატორზე. ეს ულტრა-კოჰერენტული მექანიკური რეზონატორი ტევადობის საშუალებით არის დაკავშირებული მიკრო-ტალღურ მოდებთან, საკმარისად ძლიერად იმისთვის, რომ უზრუნველყოს მექანიკური სისტემის ძირითად კვანტურ მდგომარეობამდე გაცივება. ეს საშუალებას იძლევა ასეთი სისტემების კოჰერენტულობა შენარჩუნებული იქნას საკმაოდ დიდი დროის (t > 100 მილიწამი) განმავლობაში, რათა მოესწროს კვანტური ინფორმაციის დამუშავება და მდგომარეობის კონვერტაცია.
პირველ ეტაპზე, მკვლევარებმა მოახერხეს კვანტური მემბრანის დაკავშირება ზეგამტარ მიკროტალღურ წრედთან, რომელიც მემბრანიდან ინფორმაციის ზუსტი წაკითხვის საშუალებას იძლეოდა. ანუ შესაძლებელი გახდა მემბრანის ქსელში "ჩართვა", რაც აუცილებელია ნებისმიერი აპლიკაციისთვის. ამ ტექნოლოგიის გამოყენებით, მემბრანა შეიძლება დაუკავშირდეს სხვა მოწყობილობებს, რომლებიც ამუშავებენ ან გადასცემენ კვანტურ ინფორმაციას.
ვინაიდან გარემოს ტემპერატურა განსაზღვრავს შეშფოთებებს, რომლებსაც შეუძლიათ გააქრონ კვანტური ყოფაქცევა, აუცილებელია სისტემის საკმარისად დაბალი ტემპერატურამდე გაციება. მკვლევარებმა ეს გააკეთეს თხევადი ჰელიუმის გამოყენებით. შედეგად, მიკრო-ტალღური წრედის დახმარებით მოხერხდა მემბრანის კვანტური მოძრაობის კონტროლი. ასევე შესაძლებელი გახდა მემბრანის გადაყვანა ძირითად კვანტურ მდგომარეობაში. რაც იმას ნიშნავს, რომ მის მოძრაობაში დომინირებს კვანტური რხევები. განხილული სისტემის ძირითადი კვანტური მდგომარეობა მიიღწევა როცა სისტემის ეფექტური ტემპერატურა მხოლოდ 0,00005 გრადუსით მეტია აბსოლუტურ ნულზე, ანუ -273,15 °C.
მკვლევარებმა შემდეგ მოახდინეს სისტემის ისეთი მოდიფიცირება, რომ შესაძლებელი ყოფილიყო როგორც მიკრო-ტალღური, ასევე ოპტიკური მოდები გაზომვა, რათა მიეღოთ მიკრო-ტალღური რხევების ოპტიკურ სიგნალებში გადამყვანი. ამ კვანტური ინფორმაციის შემდგომი ტრანსპორტირება უკვე ოთახის ტემპერატურაზეცაა შესაძლებელი კილომეტრების მანძილზე, ოპტიკური ბოჭკოების საშუალებით. თვით ინფორმაცია კი მიიღება გაციებულ საცავებში, რომელიც საჭიროა ზეგამტარი სქემების და კვანტური მემბრანის მუშაობისთვის.
ზეგამტარი სქემების ოპტიკურ ბოჭკოებთან დაკავშირებით შეიძლება მომავალში აიგოს კვანტური ინტერნეტი. არცერთ კომპიუტერს არ აქვს უსასრულო ზომის მახსოვრობა, ამიტომ კვანტურ კომპიუტერთან დაკავშირება მნიშვნელოვნად გაზრდიდა რთული ამოცანების დათვლის შესაძლებლობებს.
კვლევის შედეგების გამოყენების კიდევ ერთი სფეროა გრავიტაციის როლის შესწავლა კვანტური სისტემებისთვის. ითვლება, რომ გრავიტაციას შეუძლია დროთა განმავლობაში დაშალოს ზოგიერთი კვანტური მდგომარეობა. დიდი კოჰერენტულობის დროის მქონე მემბრანის ტიპის კლასიკური მოწყობილობით კი შესაძლებელია ასეთი ჰიპოთეზების შემოწმება.
წყარო:
