Mekanik osilatör teknolojisinde kuantum sıçraması

11 Ağu 2023 (Nanowerk Haberleri) Son on yılda, bilim adamları mekanik sistemlerde kuantum fenomeni oluşturmada muazzam ilerleme kaydettiler. Sadece on beş yıl önce imkansız görünen şey, araştırmacıların makroskobik mekanik nesnelerde başarılı bir şekilde kuantum halleri yaratmasıyla şimdi gerçek oldu. Bilim adamları, bu mekanik osilatörleri "optomekanik sistemler" olarak bilinen ışık fotonlarına bağlayarak, onları kuantum sınırına yakın en düşük enerji seviyelerine kadar soğutmayı, titreşimlerini daha da azaltmak için "sıkmayı" ve dolaştırmayı başardılar. birbirleriyle. Bu ilerlemeler, kuantum algılamada, kuantum hesaplamada kompakt depolamada, kuantum yerçekiminin temel testlerinde ve hatta karanlık madde arayışında yeni fırsatlar yarattı. Kuantum rejiminde optomekanik sistemleri verimli bir şekilde çalıştırmak için bilim adamları bir ikilemle karşı karşıyadır. Bir yandan, enerji kaybını en aza indirmek için mekanik osilatörlerin çevrelerinden uygun şekilde izole edilmesi gerekir; Öte yandan, onları kontrol etmek için elektromanyetik rezonatörler gibi diğer fiziksel sistemlere iyi bir şekilde bağlanmaları gerekir. Bu dengeyi sağlamak, osilatörlerin, çevrelerindeki termal dalgalanmalardan ve osilatörlerin frekans dengesizliklerinden etkilenen kuantum durumu ömrünün en üst düzeye çıkarılmasını gerektirir - bu alanda "eşevresizlik" olarak bilinir. Bu, yerçekimi dalgası detektörlerinde kullanılan devasa aynalardan yüksek vakumda küçük hapsolmuş parçacıklara kadar çeşitli sistemlerde süregelen bir zorluktur. Süper iletken kübitler veya iyon tuzakları gibi diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında, günümüzün opto- ve elektro-mekanik sistemleri hala daha yüksek eşevresizlik oranları gösteriyor. Şimdi, EPFL'den Tobias J. Kippenberg'in laboratuvarındaki bilim adamları, yüksek doğrulukta bir kuantum kontrolüyle sonuçlanan büyük optomekanik eşleşmeyi korurken ultra düşük kuantum ayrışmasını gösteren bir süper iletken devre optomekanik platformu geliştirerek sorunu çözdüler. Çalışma yakın zamanda yayınlandı Doğa Fiziği (“Milisaniye kuantum eşevresizliğine sahip sıkıştırılmış mekanik bir osilatör”). Ultra tutarlı bir süper iletken elektro-mekanik sistemin taramalı elektron mikroskobu görüntüsü. (Resim: Amir Youssefi, EPFL) "Basit bir ifadeyle, kuantum hesaplama ve iletişim sistemlerinde bir kuantum depolama bileşeni olarak kullanılabilen mekanik bir osilatörün şimdiye kadar elde ettiği en uzun kuantum durumu ömrünü gösterdik" diyor PhD Amir Youssefi. projeyi yürüten öğrenci. "Bu büyük bir başarı ve kuantum fiziği, elektrik mühendisliği ve makine mühendisliği alanlarında geniş bir izleyici kitlesini etkiliyor." Çığır açan ana unsur, silikon bir alt katmandaki bir siper üzerinde asılı duran ince bir alüminyum filmden yapılmış titreşimli bir eleman olan "vakum boşluklu tambur kapasitörü"dür. Kapasitör, osilatörün titreşen bileşeni olarak işlev görür ve aynı zamanda bir rezonans mikrodalga devresi oluşturur. Ekip, yeni bir nanofabrikasyon tekniği aracılığıyla, davul derisi rezonatöründeki mekanik kayıpları önemli ölçüde azalttı ve yalnızca 20 Hz'lik benzeri görülmemiş bir termal ayrışma hızı elde etti; Termal olarak indüklenen eşevresizlikteki kayda değer azalma, araştırmacıların optomekanik soğutma tekniğini kullanmasına izin vererek, temel durumda kuantum durumu işgalinin %7.7'lük etkileyici bir doğruluğuyla sonuçlandı. Ek olarak ekip, hareketin sıfır noktası dalgalanmasının altında -93 dB değerinde mekanik sıkıştırma elde etti. Shingo Kono, "Bu kontrol düzeyi, mekanik osilatördeki yalnızca 2.7 Hz'lik olağanüstü düşük saf faz azaltma oranı sayesinde, kuantum davranışını 2 milisaniyelik uzun bir süre boyunca koruyarak, mekanik sıkışık durumların serbest gelişimini gözlemlememize olanak tanıyor" diyor. Araştırmaya kim katkıda bulundu. Mahdi Chegnizadeh, "Böylesi ultra düşük kuantum eşevresizlik, yalnızca makroskobik mekanik sistemlerin kuantum kontrolünün ve ölçümünün doğruluğunu artırmakla kalmıyor, aynı zamanda süper iletken kübitlerle arayüz oluşturmaya eşit derecede fayda sağlayacak ve sistemi kuantum yerçekimi testleri için uygun bir parametre rejimine yerleştirecek" diyor. araştırma ekibinin başka bir üyesi "Süper iletken kübitlere kıyasla çok daha uzun depolama süresi, platformu kuantum depolama uygulamaları için mükemmel bir aday yapıyor."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. Otomotiv / EV'ler, karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• ChartPrime. Ticaret Oyununuzu ChartPrime ile yükseltin. Buradan Erişin.
• Blok Ofsetleri. Çevre Dengeleme Sahipliğini Modernleştirme. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63493.php