Обикновено, за да измерите обект, трябва да взаимодействате с него по някакъв начин: или да натиснете, или да ударите, или имате нужда от ехото на звукови вълни или светлинен поток. Накратко, почти невъзможно е да гледате обект без някакво взаимодействие с него. Но има изключения от всяко правило и те съществуват в света квантова физика.
Изследователи от университета Аалто във Финландия предлагат начин да "видите" микровълнов импулс, без да абсорбирате и преизлъчвате светлинни вълни. Това е пример за специално измерване без взаимодействие, когато даден обект се наблюдава без намеса от частици медиатори.
Основната концепция за „виждане без докосване“ не е нова. Физиците са доказали, че е възможно да се използва вълнообразната природа на светлината, за да се изследва пространството и да не се държи като частици, като разделят прецизно подредените светлинни вълни в различни пътища и сравняват техните пътища.
Вместо лазери и огледала, екипът използва микровълни и полупроводници и това е отделно постижение. При монтажа е използван т.нар трансмон устройство за откриване на електромагнитна вълна, която създава импулси. Въпреки че са относително големи по квантови стандарти, тези устройства имитират квантовото поведение на отделни частици на много нива, използвайки свръхпроводяща верига.
„Измерването без взаимодействие е основен квантов ефект, който определя наличието на светлочувствителен обект без необратимо поглъщане на фотони“, пишат изследователите в своята публикувана статия. „Тук предлагаме концепцията за кохерентно откриване без взаимодействие и я демонстрираме експериментално, използвайки тристепенна свръхпроводяща трансмонова верига.“
Екипът разчита на квантовата кохерентност, създадена от тяхната специална система (способността на обектите да заемат две различни състояния едновременно, като известната котка на Шрьодингер), за да направи сложната схема успешна. „Трябваше да адаптираме концепцията към различните експериментални инструменти, налични за свръхпроводящи устройства“, казват учени от университета Аалто. - Поради това също трябваше радикално да променим стандартния протокол без взаимодействие. Добавихме още един слой на количеството, като използвахме по-високо енергийно ниво трансмон".
Експериментите, проведени от екипа, бяха подкрепени от теоретични модели, подкрепящи резултатите. Това е пример за това, което учените наричат квантово предимство – способността на квантовите устройства да надхвърлят това, което е възможно с класическите устройства.
В квантовата физика докосването на предмети понякога може да доведе до фатални последици. Така че за случаите, когато работата изисква максимална точност, следните алтернативни методи за измерване могат да бъдат полезни. Областите, в които тази схема може да се приложи, включват квантово изчисление, оптично изображение, откриване на шум и разпространение на криптографски ключ. Във всеки случай ефективността на включените системи ще се увеличи значително.
„В квантовото изчисление нашият метод може да се използва за диагностициране на състояния на микровълнови фотони в определени елементи на паметта“, казват учените. „Това може да се разглежда като високоефективен начин за извличане на информация, без да се нарушава функционирането на квантовия процесор.“
Можете да помогнете на Украйна да се бори срещу руските нашественици. Най-добрият начин да направите това е да дарите средства на въоръжените сили на Украйна чрез Savelife или през официалната страница НБУ.
Също интересно: