Vědci z Oxfordu zrychlili kvantový efekt 100krát: Otevírá se cesta k supercitlivým senzorům a počítačům

Vědci z Oxfordské univerzity dosáhli průlomového objevu v kvantové fyzice, když poprvé experimentálně demonstrovali takzvané „quadsqueezing“ – komplexní kvantovou interakci čtvrtého řádu.

Vědci z Oxfordské univerzity dosáhli průlomového objevu v kvantové fyzice, když poprvé experimentálně demonstrovali takzvané „quadsqueezing“ – komplexní kvantovou interakci čtvrtého řádu. Tento objev představuje novou metodu pro kontrolu kvantových harmonických oscilátorů, systémů napodobujících vibrace objektů na subatomární úrovni, a to tempem, které vědeckou komunitu překvapilo. Efektu bylo dosaženo stokrát rychleji, než se dosud považovalo za možné.

„Výsledek je více než jen vytvoření nového kvantového stavu. Je to demonstrace nové metody pro inženýrství interakcí, které byly dříve mimo dosah,“ uvedla Dr. Oana Băzăvan, hlavní autorka studie z Katedry fyziky Oxfordské univerzity. Dodala, že interakce quadsqueezingu čtvrtého řádu byla generována více než stokrát rychleji, než se očekávalo při použití konvenčních přístupů, což zpřístupňuje efekty, které byly dříve prakticky nedosažitelné.

Fyzici již dlouho využívají techniku „squeezing“ (stlačování) k zostření neostrých měření subatomárního světa, což například umožňuje gravitačně-vlnovým detektorům, jako je LIGO, „slyšet“ srážky černých děr napříč vesmírem. Běžné stlačování je však relativně jednoduchý efekt druhého řádu. Postup do vyšších, komplexnějších sfér „trisqueezing“ a „quadsqueezing“ byl dlouho považován za experimentální sen, dokud se to nyní nepodařilo.

Tým pod vedením Dr. Băzăvan a Dr. Raghavendry Srinivas oznámil identifikaci těchto dříve nedosažitelných kvantových interakcí pomocí jediného uvězněného iontu. Na iont byly aplikovány dvě pečlivě kontrolované, jednodušší síly s využitím jevu zvaného nekomutativita. Namísto nezávislého působení se síly vzájemně ovlivňují, aby zesílily pohyb iontu, čímž systém oklame a vygeneruje mnohem silnější a komplexnější interakci, než by kterákoli síla dokázala sama. Tato technika umožňuje přetvářet nejistotu kvantových harmonických oscilátorů s bezprecedentní přesností.

Metoda překonává šum, který obvykle ničí kvantové stavy vyššího řádu, a otevírá tak nové možnosti pro ultra-citlivé gravitační senzory a pokročilé kvantové počítače. Mohla by také vést k simulaci komplexních fyzikálních teorií, které byly dříve čistě teoretické, například teorie mřížkové kalibrace. Tyto pokroky dláždí cestu k výkonnějším kvantovým počítačům s uvězněnými ionty a detektorům s bezprecedentní citlivostí. Zjištění byla publikována v prestižním časopise Nature Physics.