Dotychczas zjawiska kwantowe, które można wykorzystać w elektronice, obserwowano dla fotonów i atomów. Te pierwsze wykorzystać można w kwantowej teleportacji informacji, która ma pozwolić na znacznie bezpieczniejszą i bardziej energooszczędną transmisję danych niż było to dotychczas możliwe. Atomy natomiast, przy ekstremalnym schłodzeniu, zamieniać można w kwantowe bity, takie jak te wykorzystywane przez D-Wave 2X, pierwszy komputer kwantowy, którego działanie potwierdzono w niezależnym eksperymencie.

Zespół japońskich naukowców z Uniwersytetu w Osace odkrył, że do wykorzystania w elektronice kwantowej nadają się również fonony. Fonony są jednostkami (kwantami) drgań atomów cząstek w sieci krystalicznej. W mechanice kwantowej mogą być opisywane jako cząstki przenoszące oddziaływania (bozony). Przypominają więc pod tym względem fotony.

Japończycy osiągnęli interferencję dwóch fononów na atomach wapnia umieszczonych w pułapce kwantowej. Atomy, podobnie jak te używane w komputerach kwantowych, musiałby być schłodzone do temperatury bliskiej zera bezwzględnego, co osiągnięto przy użycia lasera. Choć wydaje się to sprzeczne z intuicją, lasery są coraz częściej stosowane właśnie do chłodzenia. Traktowanie atomów uporządkowanymi impulsami fotonów może w efekcie zmniejszyć ich drgania – takie zjawisko my, prości ludzie, nazywamy spadkiem temperatury.

Po niemal całkowitym zatrzymaniu atomów, naukowcy utworzyli w nich po jednym fononie. Chociaż w normalnej sytuacji każdy z nich byłby wykrywalny na „swoim” atomie, to dzięki oddziaływaniom kwantowym po licznych obserwacjach zawsze udawało się zaobserwować oba fonony na jednym atomie. Podobne właściwości wykazywać mogą wytworzone symultanicznie fotony, jednak wykazanie dużych ilości związanych ze sobą kwantowo fononów może okazać się w praktyce o wiele łatwiejsze.

[źródło i grafika: phys.org]

Spodobał Ci się ten artykuł? Podaj dalej!