Tak wygląda kwantowy flet

Czegoś takiego jeszcze nie było. Fizycy stworzyli kwantowy flet

Naukowcy stworzyli kwantowy flet, który może sprawić, że cząstki światła będą się poruszać razem. Osiągnięcie to może przyczynić się do rozwoju nowych technologii.

Pomysł kwantowego fletu może brzmieć dziwnie, ale fizycy z Uniwersytetu w Chicago wiążą z nim duże nadzieje. Wykorzystując go, udało się zmusić cząstki światła do poruszania się razem w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie widziano.

Czytaj też: Fizyka kwantowa – siedem faktów, które warto znać

Odkrycie opisane w Nature Physics może wskazać drogę do stworzenia pamięci kwantowych lub nowych form korekcji błędów w komputerach kwantowych. System stworzony pod kierownictwem Davida Schustera, składa się z długiej wnęki wykonanej w pojedynczym bloku metalu – zaprojektowanej tak, aby przechwytywać fotony na częstotliwościach mikrofalowych. Wnęka powstaje poprzez wywiercenie przesuniętych otworów – całość wygląda jak flet.

Podobnie jak w instrumencie muzycznym możesz wysłać jedną lub kilka długości fal fotonów przez całość, a każda długość fali tworzy „nutę”, która może być użyta do zakodowania informacji kwantowej. Można następnie kontrolować interakcje „nut” za pomocą głównego bitu kwantowego, nadprzewodzącego obwodu elektrycznego.David Schuster

W przyrodzie fotony prawie nigdy nie oddziałują ze sobą, po prostu mijają albo przenikają się. Dzięki zastosowaniu fletu kwantowego, fizycy byli w stanie skłonić dwa fotony do reakcji na wzajemną obecność.

Tutaj robimy coś jeszcze dziwniejszego. Na początku fotony w ogóle nie wchodzą w interakcje, ale kiedy całkowita energia w układzie osiąga punkt krytyczny, nagle wszystkie ze sobą rozmawiają. Posiadanie tak wielu fotonów „rozmawiających” ze sobą jest niezwykle dziwne, podobne do zobaczenia kota chodzącego na tylnych nogach. Normalnie większość oddziaływań cząstek to oddziaływania jeden na jeden – dwie cząstki odbijające się lub przyciągające się wzajemnie. Jeśli dodasz trzecią, zwykle nadal oddziałują sekwencyjnie z jedną lub drugą. Ale w tym układzie wszystkie oddziałują jednocześnie.David Schuster

Naukowcy z Uniwersytetu w Chicago testowali tylko do pięciu „nut” jednocześnie, ale teoretycznie możliwe jest zwiększenie ich liczby do setek, a nawet tysięcy. Co więcej, nikt wcześniej nie zaobserwował niczego podobnego do tych interakcji w naturze, więc badacze mają również nadzieję, że odkrycie może być przydatne do symulacji złożonych zjawisk fizycznych, których nie można zaobserwować tu na Ziemi.