Версия для слабовидящих
Ученые научились "разговаривать" с искусственным "атомом" Печать Email
Новости об инновациях
18.09.2014

Процессы взаимодействия отдельных атомов со светом уже достаточно хорошо изучены учеными, работающими в направлении квантовой оптики. Однако, добиться подобного взаимодействия атома со звуковыми волнами не удавалось никому до последнего времени. Своеобразный прорыв в этом направлении осуществили ученые физики-теоретики и физики-практики из Технологического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology), Швеция, которые заставили акустические волны взаимодействовать со специальным «искусственным атомом».

«Мы открыли еще одну новую дверь в квантовый мир, "разговаривая» с атомом и слушая его ответ« – рассказывает Пе Делсинг (Per Delsing), глава исследовательской группы, – "Нашей главной задачей является использование законов квантовой физики для построения чрезвычайно быстрых квантовых вычислительных систем. И мы экспериментируем при помощи крошечных электронных схем, которыми мы можем управлять и работа которых подчиняется законам квантовой физики».

Примером крошечной электронной схемы, о которых упоминалось выше, и является «искусственный атом». Подобно обычному атому искусственный атом может накапливать энергию, которая затем выделяется в виде частицы излучения. Частицы, излучаемые обычными атомами, являются в большинстве случаев частицами света, фотонами, но искусственный атом был специально разработан таким образом, чтобы поглощать и излучать энергию только в виде звуковых колебаний.

«Согласно теории, звук, излучаемый атомом, разделяется на отдельные частицы, фононы» – рассказывает Мартин Густафсон (Martin Gustafsson), один из ученых, принимавших участие в данных исследованиях, – «Такая частица – это самый слабый звук, который вообще может быть обнаружен при помощи самых высокочувствительных датчиков-микрофонов. И частицы такого звука, как и частицы света, обладают квантовыми свойствами».

20140912_2_2.jpg Рис. 1.

В связи с тем, что звуковые волны распространяются гораздо медленнее света, использование искусственных атомов может дать в руки ученым новые возможности по управлению и регистрацией квантовых явлений. «Благодаря медленной скорости распространения звука у нас имеется достаточно времени для управления квантовыми частицами прямо во время их движения» – рассказывает Густафсон, – «Такое очень тяжело реализовать в случае частиц света, которые перемещаются в 100 тысяч раз быстрее частиц звука».

Низкая скорость распространения звуковых колебаний и большая длина их волны позволяют сделать взаимодействующие с ними искусственные атомы достаточно больших размеров. Это, в свою очередь, означает, что характеристики такого атома можно контролировать с высокой точностью, создавая атомы, взаимодействующие со звуком только определенной длиной волны и демонстрирующие исключительно высокую эффективность такого взаимодействия.

В своих экспериментах ученые использовали звуковые колебания, частотой 4.8 ГГц, что по частоте очень близко к микроволновому диапазону, используемому в современных технологиях беспроводной передачи данных. При такой частоте длина волны колебаний становится достаточно мала для того, что волна уже может распространяться по поверхности чипа.

На этом чипе, охлаждаемом до температуры в 20 милликельвинов, ученые разместили свой искусственный атом, который был изготовлен из сверхпроводящего материала и имел размер 0.01 мм.

Используя специальную схему на чипе, которая одновременно выполняет роль излучателя звуковых волн и высокочувствительного микрофона, исследователи смогли управлять квантовым состоянием искусственного атома, накачивать этот атом энергией, улавливать отраженные и излученные атомом звуковые волны.

Все это позволяет рассматривать такие искусственные атомы в качестве кандидатов квантовых битов, кубитов, на основе которых могут быть построены квантовые компьютеры будущего, работающие не за счет энергии света или электричества, а за счет энергии высокочастотных звуковых волн.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/uchenye-nauchilis-razgovarivat-s-iskusstvennym-atomom

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта