Fyzici nutí atomy do stavu kvantového „hyper-zatahování“ pomocí pinzety vyrobených z laserového světla
Pomocí optických pinzety složených z laserového světla si vědci vyvinuli nový způsob, jak manipulovat s jednotlivými atomy a vytvořit stav hyper-zatahování.
Tento průlom by mohl vést k novým formám kvantové výpočetní techniky a pokroky v kvantových simulacích navržených k zodpovězení základních otázek o fyzice.
Vědci Caltech používají optické pinzety k řízení jednotlivých atomů po několik desetiletí, což vedlo k řadě pokroků, včetně Korekce kvantové chyby a metoda pro vytvoření nejpřesnější hodiny na světě.
Jedním přetrvávajícím problémem v tomto procesu však byl přirozený pohyb atomů, který může zavést šum (a chyby) do kvantového systému. Ale ve studii průlomu, zveřejněné v časopise VědaTato slabost byla transformována.
„Ukazujeme, že atomový pohyb, který se obvykle považuje za zdroj nežádoucího hluku v kvantových systémech, lze proměnit v sílu,“ řekl Adam Shaw v a prohlášení Na webových stránkách Caltech, postdoktorandského výzkumného pracovníka a prvního autora ve studii.
Namísto rušivého vlivu Shaw a jeho kolegové tento pohyb využili k vytvoření hyper-zatahovaných sad atomů. Hyper-entanglement je odlišný od tradičního kvantové zapleteníkterý popisuje dvě nebo více částic, které jsou synchronizovány a sdílejí nemovitost na velké vzdálenosti. Naproti tomu atomy hyper-zatahované mohou sdílet více vlastností současně.
V experimentu byl tým Caltech schopen spojit jak stavy pohybu, tak elektronických stavů (míra vnitřní energie atomu) ve dvojici atomů současně.
Související: Fyzici vytvářejí nejžhavější kočku Schrödingerovy kočky v průlomu kvantové technologie
Podle tohoto úspěchu je tento úspěch důležitým krokem, pokud jde o objem i efektivitu Manuel se změníProfesor fyziky v Caltech a spolupráce autor studie. „To nám umožňuje kódovat více kvantových informací na atom,“ uvedl v prohlášení. „Získáš více zapletení s méně zdroji.“
Aby se dosáhlo tohoto stavu hyper-enanglementu, musel tým nejprve ochladit alkalický atom atomu Země bez náboje pomocí nové metody, kterou Endres řekl, že zahrnovala „detekci a následná aktivní korekce tepelných pohybových excitací“. Nasazením této metody byl tým schopen téměř úplně zmrazit pohyb atomu.
Dalším krokem bylo způsobit, že atomy oscilují jako kyvadlo v malém měřítku ve dvou různých směrech současně a vytvoření stavu stavu superpozice – Když částice vykazuje zároveň opačné vlastnosti. Tyto oscilační atomy byly poté zapleteny s partnery, kteří se shodovali s jejich pohybem, a nakonec se zatahovali, aby také odráželi jejich elektronické stavy.
Podle Endrese bylo snahou experimentu najít limit kontroly, kterou by mohli vykonávat nad atomy. „V podstatě stavíme sadu nástrojů,“ řekl. „Věděli jsme, jak ovládat elektrony v atomu, a nyní jsme se naučili, jak ovládat vnější pohyb atomu jako celku – je to jako hračka atomu, kterou jste plně zvládli.“
Jedním z nejzajímavějších aspektů tohoto objevu je důsledky, že by se mohlo zamotat ještě více států nebo vlastností, které Endres řekl, že by mohlo vést k řadě potenciálních aplikací.
„Stavy Motions by se mohly stát výkonným zdrojem pro kvantovou technologii, od výpočetní techniky po simulaci až po přesná měření.“
