Cύξη ραδιοκυμάτων στην κβαντική τους βασική κατάσταση

Πίστωση: Delft University of Technology

Ερευνητές στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ντελφτ ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο ψύξης των ραδιοκυμάτων στην κβαντική τους κατάσταση. Για να το κάνουν αυτό, χρησιμοποίησαν κυκλώματα που χρησιμοποιούν ανάλογο της λεγόμενης τεχνολογίας ψύξης λέιζερ που χρησιμοποιείται συχνά για την ψύξη ατομικών δειγμάτων. Η συσκευή χρησιμοποίησε μια πρόσφατα αναπτυγμένη τεχνική που οι ερευνητές ονόμασαν σύζευξη φωτονίου-πίεσης, η οποία αναμένεται να είναι χρήσιμη για τον εντοπισμό εξαιρετικά ασθενών σημάτων μαγνητικού συντονισμού (MRI) ή για εφαρμογές κβαντικής ανίχνευσης που μπορούν να βοηθήσουν στην αναζήτηση σκοτεινής ύλης. Τα αποτελέσματα έχουν δημοσιευτεί στο πρόοδος της επιστήμηςΤο


Τα ραδιοκύματα που συναντάμε κανονικά στην καθημερινή μας ζωή, όπως αυτά που ακούμε στο αυτοκίνητό μας ή εκείνα που στέλνουν σήματα σε οθόνες μωρών στο σπίτι μας, είναι καυτά: περιέχουν θόρυβο που προκαλείται από την τυχαία κίνηση του άτομα Στα πράγματα που εκπέμπουν και ακόμη και στην κεραία που χρησιμοποιείτε για να τα ακούσετε. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους μπορείτε να ακούσετε ένα μπιπ όταν συντονίζετε το ραδιόφωνο στο αυτοκίνητό σας σε μια συχνότητα που δεν έχει ένας ραδιοφωνικός σταθμόςΤο

κύματα ψύξης

Ένας τρόπος για τη μείωση αυτού του θορύβου είναι η ψύξη των ραδιοκυμάτων, για παράδειγμα με ψύξη της κεραίας που τα λαμβάνει σε θερμοκρασία κοντά στο απόλυτο μηδέν. Τα άτομα στην κεραία δεν θα δονούνται τόσο πολύ και ο θόρυβος θα μειωθεί. Αυτό είναι στην πραγματικότητα αυτό που γίνεται σε έναν υπεραγώγιμο κβαντικό υπολογιστή, ο οποίος ψύχεται στα 10 milliKelvin για να αποτρέψει αυτά τα δονούμενα άτομα να κάνουν θόρυβο στα σήματα gigahertz με τα οποία εργάζονται.

«Ωστόσο», λέει ο Ines Rodrigues, ερευνητής στο TU Delft, «ορισμένες εφαρμογές, όπως το NMR, σκοτεινή ύλη Η ανακάλυψη ή η ραδιοαστρονομία, ενδιαφέρονται για εξαιρετικά αδύναμα σήματα σε συχνότητες MHz. “Για αυτά τα σήματα, η ψύξη στα 10 mK δεν είναι αρκετή. Ακόμη και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, η τυχαία κίνηση των ατόμων στη συσκευή ή την κεραία είναι αρκετή για να προσθέσει θόρυβο στο σήμα του ραδιοκύματος. Για να απαλλαγείτε από τον υπολειπόμενο θόρυβο, είναι απαραίτητο να κρυώσει ραδιοκύματα Πέρα από αυτό. αλλά πως?

Σύζευξη φωτονίων

Σε αυτή την εργασία, οι ερευνητές του Delft βρήκαν έναν νέο τρόπο για να εξουδετερώσουν τον θόρυβο των δονητικών ατόμων. Χρησιμοποιώντας κυκλώματα που χρησιμοποιούν ένα ανάλογο της τεχνολογίας ψύξης λέιζερ που χρησιμοποιείται συχνά για να ψύχουν τα σύννεφα ατόμων, οι συγγραφείς ψύχουν τα σήματα ραδιοκυμάτων στις συσκευές τους σε μια κβαντική βασική κατάσταση. «Ο κυρίαρχος θόρυβος που απομένει στο κύκλωμα οφείλεται μόνο στις κβαντικές διακυμάνσεις, τον θόρυβο που προέρχεται από τα περίεργα κβαντικά άλματα που προέβλεψε Κβαντική μηχανικήλέει ο επικεφαλής της ομάδας Gary Steele του TU Delft. Η Steele Group εξειδικεύεται στην κβαντική ανίχνευση χρησιμοποιώντας υπεραγώγιμα κβαντικά κυκλώματα.

Η συσκευή χρησιμοποίησε μια πρόσφατα αναπτυγμένη τεχνική που οι συγγραφείς ονομάζουν σύζευξη πίεσης φωτονίων. Αυτή η μέθοδος αναμένεται να έχει συναρπαστικές εφαρμογές στην ανίχνευση πολύ ασθενών σημάτων μαγνητικού συντονισμού (MRI). Μπορεί να χρησιμοποιηθεί από πολλούς Ποσοτικές πληροφορίες Εφαρμόστε εφαρμογές που περιλαμβάνουν ένα ταχέως αναπτυσσόμενο πεδίο κβαντικού υπολογισμού. Επιπλέον, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε αποκαλούμενες εφαρμογές κβαντικής ανίχνευσης και θα μπορούσε να βοηθήσει στην αναζήτηση της σκοτεινής ύλης, ενός παράξενου αλλά άγνωστου τύπου σωματιδίου που θα μπορούσε να εξηγήσει ανοιχτά ερωτήματα στη βαρύτητα και την κοσμολογία.


Ακούστε κβαντικό ραδιόφωνο


περισσότερες πληροφορίες:
IC Rodrigues et al, oolύξη κυκλωμάτων συμπίεσης φωτονίων σε ένα κβαντικό σύστημα, πρόοδος της επιστήμης (2021). DOI: 10.1126 / sciadv.abg6653Το www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg6653

Εισαγωγή του
Delft University of Technology

το απόσπασμα: Cooling Radio Waves to Quantum Ground State (2021, 15 Οκτωβρίου) Ανακτήθηκε στις 15 Οκτωβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-10-cooling-radio-quantum-ground-state.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από οποιαδήποτε δίκαιη αντιμετώπιση για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν μπορεί να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Αυτό το χρονικό σφάλμα 2021 Solar Eclipse δημιουργήθηκε από 50.000 εικόνες

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *