حساسیت یک آشکارساز کوانتومی چقدر می‌تواند باشد؟

حساسیت یک آشکارساز کوانتومی چقدر می‌تواند باشد؟

فیزیک کوانتومی در حال خروج از آزمایشگاه و ورود به زندگی روزمره است. علی‌رغم نتایجی که در سرخط اخبار درباره‌ی کامپیوترهای کوانتومی بعنوان حل‌کننده‌ی مسائل غیر ممکن برای کامپیوترهای کلاسیکی منتشر می‌شود، همچنان چالش‌های فنی در مسیر ورود فیزیک کوانتومی به دنیای حقیقی وجود دارد.

پژوهش جدیدی که در مجله‌ی Nature Communications توسط گروهی متشکل از محققان دانشگاه آلتو (Aalto University) و لوند (Lund University) منتشر شده، می‌تواند ابزار مهمی را در این راستا ارائه کند.

یکی از سوال‌هایی که در زمینه‌ی پژوهش کوانتومی بدون پاسخ مانده، چگونگی همزیستی گرما و ترمودینامیک در کنار فیزیک کوانتومی است. محققان می‌گویند: «تاکنون فقط نظریه بر این حوزه حاکم بوده و تنها در سال‌های گذشته، آزمایش‌های مهمی در حال ظهور است». محققان شروع به ایجاد نانودستگاه‌های ترمودینامیک کوانتومی کرده‌اند که می‌توانند مسائل بدون جواب را بصورت عملی و تجربی حل کنند.

حالت‌های کوانتومی مانند حالت‌های حاکم بر کیوبیت‌هایی که باعث قدرت گرفتن کامپیوترهای کوانتومی می‌شوند، با دنیای اطراف خود برهمکنش می‌کنند. ترمودینامیک کوانتومی نیز با این برهمکنش‌ها سر و کار دارد. اندازه‌گیری این سیستم‌ها نیاز به آشکارسازی تغییرات انرژی در مقادیر بسیار کوچک دارد که تشخیص و تمییز آن‌ها از نوسانات ‌پس‌زمینه، بسیار سخت است. اندازه‌گیری این تغییرات بسیار کوچک، مانند تشخیص خاموش شدن یک شمع در یک اتاق و فقط با استفاده از یک دماسنج می‌باشد. مشکل دیگر این است که حالت‌های کوانتومی می‌توانند با اندازه‌گیری نیز تغییر کنند، فقط به این دلیل که اندازه‌گیری شده‌اند؛ مثل این می‌ماند که قراردادن یک دماسنج در یک فنجان، باعث جوشیدن آب درونش شود. محققان باید دماسنجی می‌ساختند که قابلیت اندازه‌گیری تغییرات بسیار کوچک را بدون هیچگونه تداخل با حالت‌های هدف اندازه‌گیری داشته باشد.

دستگاهی که محققان ساخته‌اند، کالریمتری است که گرمای درون یک سیستم را اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه از یک نوار مسی با ضخامت هزار برابر نازک‌تر از یک موی انسان، استفاده می‌کند. محققان می‌گویند: «آشکارساز ما، اشعه‌ی تابیده‌شده از حالت‌های کوانتومی را جذب می‌کند. انتظار می‌رود که این آشکارساز کوانتومی، انرژی حالت‌های کوانتومی و همچنین نحوه‌ی تعامل آن‌ها با محیط اطرافشان را تشخیص دهد. یک محدودیت نظری برای میزان دقت یک کالریمتر وجود دارد و دستگاه ما هم اکنون در حال رسیدن به آن حد است».


منبع: phys.org
كلمات كليدي :
آشکارساز کوانتومی
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر