Alates kvantmehaanika loomisest on mõõtmiste mõistmise püüdlus olnud rikkalik intellektuaalse võlu allikas. Interaktsioonivaba mõõtmine on põhiline kvantefekt kusjuures valgustundliku objekti olemasolu määratakse ilma pöördumatu footonite neeldumine.
Kvant- ja klassikalise maailma seost uurivas uuringus uurisid teadlased Aalto Ülikool on avastanud uue ja palju tõhusama viisi interaktsioonivabade katsete läbiviimiseks. Nad pakkusid välja sidusa interaktsioonivaba tuvastamise kontseptsiooni ja demonstreerisid seda eksperimentaalselt.
Klassikaliste instrumentide tekitatud mikrolaineimpulsside tuvastamiseks kasutasid nad kolmetasandilist ülijuhtivat transmoonseadet. Transmoonseadmed on ülijuhtivad ahelad, mis on suhteliselt suured, kuid siiski näitavad kvantkäitumist.
Anton Zeilinger, üks 2022. aasta Nobeli füüsikapreemia laureaatidest, oli esimene, kes rakendas interaktsioonivaba eksperimendi ideed, kasutades eksperimentaalselt optikat.
Gheorghe Sorin Paraoanu Aalto ülikoolist ütles: "Pidime kontseptsiooni kohandama ülijuhtivate seadmete jaoks saadaolevate erinevate eksperimentaalsete tööriistadega. Seetõttu pidime otsustavalt muutma ka standardset interaktsioonivaba protokolli: lisasime veel ühe "kvantsuse" kihi, kasutades transmoni kõrgemat energiataset. Seejärel kasutasime kvantkoherentsus tekkivast kolmetasandilisest süsteemist kui ressursist.
Kvantkoherents – võimalus, et objekt võib korraga hõivata kaks erinevat olekut – on õrn ja variseb kergesti kokku. Seetõttu ei olnud kohe selge, et uus protokoll töötab.
Teadlaste jaoks on üllatav, et nende protokollis toimib kvantkoherents ressursina, mis annab märkimisväärselt kõrge avastamise õnnestumise tõenäosuse. Katse esimene demonstratsioon näitas tuvastamise tõhususe märgatavat tõusu.
Nad läksid mitu korda tagasi joonestuslaua juurde, et kõike üle kontrollida ja koostasid teoreetilisi mudeleid. Mudelid kinnitasid oma tulemusi – efekt oli tõepoolest olemas.
Shruti Dogra Aalto Ülikoolist ütles: "Samuti näitasime, et isegi väga väikese võimsusega mikrolaineimpulsse saab meie protokolli abil tõhusalt tuvastada."
Katse demonstreeris ka uudset meetodit kvantseadmete kasutamiseks klassikaliste seadmete ees eelise saamiseks - kvanteeliseks. Teadlaste seas on tavaline konsensus, et kvanteelise saavutamiseks on vaja kvantarvutid arvukate kubitid. Kuid see katse osutus suhteliselt lihtsa seadistuse korral tõeliseks kvanteeliseks.
Paraoanu ütles, "Kvantarvutuses saab meie meetodit rakendada teatud mäluelementide mikrolaine-fotoni olekute diagnoosimiseks. Seda võib pidada väga tõhusaks viisiks teabe hankimiseks, ilma et see häiriks kvantprotsessori tööd.
Oma uut lähenemisviisi kasutades uurivad teadlased praegu muid eksootilisi teabetöötluse vorme, nagu kontrafaktuaalne suhtlus (kahe osapoole vaheline suhtlus ilma füüsiliste osakeste ülekandmiseta) ja kontrafaktuaalne kvantarvutus (kus arvutuse tulemus saadakse ilma arvuti).
Ajakirja viide:
- Dogra, S., McCord, JJ & Paraoanu, GS Mikrolaineimpulsside koherentne interaktsioonivaba tuvastamine ülijuhtiva ahelaga. Nat Commun 13, 7528 (2022). DOI: 10.1038 / s41467-022-35049-z
