حلقه‌ی لیزر، سیستم‌های کوانتومی دور را با هم جفت می‌کند

حلقه‌ی لیزر، سیستم‌های کوانتومی دور را با هم جفت می‌کند

محققان موفق شدند برای اولین بار، یک جفت‌شدگی قوی میان سیستم‌های کوانتومی دور از یکدیگر ایجاد کنند.

آن‌ها اینکار را با یک روش جدید انجام داده‌اند. در این روش، یک حلقه‌ی لیزر، سیستم‌ها را به یکدیگر متصل کرده و امکان تبادل اطلاعات تقریبا بدون اتلاف؛ و برهمکنش قوی میان آن‌ها را فراهم می‌کند. فیزیک‌دانان دانشگاه بازل و هانوفر در مجله‌ی science گزارش کردند که این روش جدید، امکانات زیادی را در فناوری شبکه‌های کوانتومی و همچنین حسگرهای کوانتومی بدست می‌دهد.

در حال حاضر، فناوری کوانتومی، یکی از فعال‌ترین حوزه‌های تحقیقاتی در سراسر جهان است. فناوری کوانتومی از مزایای ویژه‌ی حالت‌های کوانتومی اتم‌ها، نور یا نانوساختارها برای توسعه‌ی، بعنوان مثال، حسگرهای جدید برای پزشکی و مسیریابی، شبکه‌ها برای پردازش اطلاعات و شبیه‌سازهای قدرتمند برای علم مواد بهره می‌برد. تولید این حالت‌های کوانتومی معمولا به برهمکنش قوی میان سیستم‌های درگیر، مانند چند اتم یا نانوساختار نیاز دارد.

با این حال تاکنون، برهمکنش‌های به اندازه‌ی کافی قدرتمند، به فواصل کوتاه محدود بودند. بطور معمول، دو سیستم باید بر روی یک تراشه و نزدیک یکدیگر در دماهای پایین یا در یک محفظه‌ی خلا قرار می‌گرفتند که از طریق نیروهای الکترواستاتیک یا مغناطیسی برهمکنش داشتند. به هر حال جفت‌کردن سیستم‌ها در طول فواصل بلند، برای کاربردهای بسیاری مانند شبکه‌های کوانتومی یا نوع مشخصی از حسگرها مورد نیاز است.

اکنون گروهی از فیزیک‌دانان، برای اولین بار موفق به ایجاد جفت‌ شدگی کوانتومی قوی میان دو سیستم با فاصله‌ی زیاد و در محیط دمای اتاق شده‌اند. محققان در آزمایش خود، از نور لیزر به منظور جفت کردن ارتعاشات یک پوسته‌ی نازک 100 نانومتری با حرکت اسپین اتم‌ها در فاصله‌ی بیش از یک متر استفاده کردند. در نتیجه، هر ارتعاش پوسته، اسپین اتم‌های در حال حرکت را تعیین می‌کند و برعکس.

آزمایش بر مبنای مفهومی انجام شده است که محققان به کمک فیزیکدانان نظری توسعه داده‌اند. این مفهوم شامل ارسال یک اشعه از نور لیزر به سمت جلو و عقب بین سیستم‌هاست. محققان می‌گویند: «نور بعد از قرار گرفتن بین دو سیستم و رفت و برگشت، مانند یک فنر مکانیکی که بین اتم‌ها و پوسته، کشیده شده، عمل می‌کند و نیرو را بین آن دو منتقل می‌کند». در این حلقه لیزری، ویژگی‌های نور می‌تواند به گونه‌ای کنترل شود که هیچ اطلاعاتی راجع به حرکت دو سیستم از دست نرود و وارد محیط نشود و در اینصورت تضمین شود که برهمکنش مکانیک کوانتومی مختل نمی‌شود.

محققان اکنون توانسته‌اند در پیاده‌سازی این مفهوم بصورت آزمایشگاهی برای اولین بار و استفاده از آن در مجموعه‌ای از آزمایش‌ها موفق شوند. آن‌ها می‌گویند: «جفت کردن سیستم‌های کوانتومی با نور، بسیار انعطاف‌پذیر و گسترده است. ما می‌توانیم اشعه‌ی لیزر را بین دو سیستم کنترل کنیم که تولید انواع مختلفی از برهمکنش‌ها را که بعنوان مثال برای حسگرهای کوانتومی مفید هستند، امکان‌پذیر می‌کند».

این روش جدید، علاوه بر جفت کردن اتم‌ها با پوسته‌های نانومکانیکی می‌تواند در چندین سیستم دیگر نیز استفاده شود؛ برای مثال، هنگام جفت کردن بیت‌های کوانتومی ابررسانا یا سیستم‌های اسپین حالت جامد که در محاسبات کوانتومی استفاده می‌شوند. این روش جدیدِ جفت کردنِ توسط نور می‌تواند برای اتصال چنین سیستم‌هایی، ایجاد شبکه‌های کوانتومی برای پردازش اطلاعات و شبیه‌سازی‌ها استفاده شود. محققان معتقدند: «این یک ابزار جدید و بسیار مفید برای جعبه‌ابزار فناوری کوانتومی ماست.»
منبع: phys.org
كلمات كليدي :
جفت کردن سیستم های کوانتومی
 
امتیاز دهی
 
 

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