Obvykle, abyste mohli měřit objekt, musíte s ním nějakým způsobem interagovat: buď zatlačit, nebo udeřit, nebo potřebujete ozvěnu zvukových vln nebo světelný proud. Zkrátka je téměř nemožné dívat se na předmět bez nějaké interakce s ním. Ale existují výjimky z jakéhokoli pravidla a na světě existují kvantová fyzika.
Vědci z Aalto University ve Finsku navrhují způsob, jak „vidět“ mikrovlnný pulz bez pohlcování a opětovného vyzařování jakýchkoli světelných vln. Toto je příklad speciálního měření bez interakce, kdy je objekt pozorován bez interference od částic mediátoru.
Základní koncept „vidět bez dotyku“ není nový. Fyzici prokázali, že je možné využít vlnovou povahu světla k prozkoumání vesmíru a nepřimět ho, aby se chovalo jako částice, a to rozdělením přesně zarovnaných světelných vln do různých drah a porovnáním jejich drah.
Místo laserů a zrcadel tým použil mikrovlny a polovodiče, a to je samostatný úspěch. Instalace využila tzv transmon zařízení pro detekci elektromagnetické vlny, která vytvářela impulsy. Ačkoli jsou tato zařízení podle kvantových standardů relativně velká, napodobují kvantové chování jednotlivých částic na mnoha úrovních pomocí supravodivého obvodu.
"Měření bez interakce je základní kvantový efekt, který určuje přítomnost objektu citlivého na světlo bez nevratné absorpce fotonů," píší vědci ve svém publikovaném článku. "Zde navrhujeme koncept koherentní detekce bez interakce a demonstrujeme jej experimentálně pomocí tříúrovňového supravodivého transmonového obvodu."
Tým se spoléhal na kvantovou koherenci vytvořenou jejich speciálním systémem (schopnost objektů zabírat dva různé stavy současně, jako je Schrödingerova slavná kočka), aby bylo složité schéma úspěšné. „Museli jsme tento koncept přizpůsobit různým experimentálním nástrojům dostupným pro supravodivá zařízení,“ říkají vědci z Aalto University. - Kvůli tomu jsme také museli radikálně změnit standardní protokol bez interakce. Přidali jsme další vrstvu kvantity použitím vyšší energetické úrovně transmon".
Experimenty, které tým provedl, byly podpořeny teoretickými modely podporující výsledky. Toto je příklad toho, čemu vědci říkají kvantová výhoda – schopnost kvantových zařízení jít nad rámec toho, co je možné s klasickými zařízeními.
V kvantové fyzice může mít dotyk věcí někdy fatální následky. Takže pro případy, kdy práce vyžaduje maximální přesnost, mohou přijít vhod následující alternativní metody měření. Mezi oblasti, ve kterých lze toto schéma použít, patří kvantové počítání, optické zobrazování, detekce šumu a distribuce kryptografických klíčů. V každém případě se výrazně zvýší účinnost zapojených systémů.
"V kvantových výpočtech lze naši metodu použít k diagnostice mikrovlnných fotonových stavů v určitých paměťových prvcích," říkají vědci. "To lze považovat za vysoce účinný způsob získávání informací bez narušení fungování kvantového procesoru."
Můžete pomoci Ukrajině v boji proti ruským vetřelcům. Nejlepším způsobem, jak toho dosáhnout, je darovat finanční prostředky ozbrojeným silám Ukrajiny prostřednictvím Zachraňte život nebo přes oficiální stránku NBÚ.
Zajímavé také: