Dokładniej rzecz ujmując, chodzi o platformę optomechaniczną. Wśród jej cech charakterystycznych autorzy wymieniają niską dekoherencję kwantową i wysoką wierność kontroli kwantowej. O szczegółach przeprowadzonych badań czytamy na łamach Nature Physics.
Czytaj też: Stoimy u progu “nowej fizyki”. Model Standardowy nie jest pełnym obrazem rzeczywistości
Na szczególną uwagę zasługuje fakt, że stworzone narzędzie pozwoliło na pobicie rekordu z zakresu długości istnienia stanu kwantowego w oscylatorze mechanicznym. Nowy wynik jest historyczny i może doprowadzić do praktycznych zastosowań tej technologii, która powinna być przydatna w obliczeniach kwantowych i projektowaniu czujników.
Autorom udało się osiągnąć sukces, ponieważ wykorzystali mechaniczne oscylatory z fotonami światła, czyli układy optomechaniczne, a następnie schłodzili je do skrajnie niskich temperatur. W ten sposób ich wibracje zostały ograniczone do minimum i wystąpiło splątanie. Otwiera to drzwi do całej gamy zastosowań, choćby z zakresu wykrywania kwantowego, przechowywania danych, testów grawitacji kwantowej czy też poszukiwań tajnego składnika wszechświata, zwanego ciemną materią.
Nadprzewodząca platforma optomechaniczna doprowadziła do utrzymania stanu kwantowego przez rekordowo długi czas
W przypadku oscylatorów optomechanicznych konieczne jest zachowanie równowagi pomiędzy odpowiednim stopniem izolacji od otoczenia w celu minimalizowania strat energii oraz wystarczającym sprzężeniem z innymi systemami pokroju rezonatorów elektromagnetycznych. To właśnie one umożliwiają kontrolowanie takich układów.
Szukając złotego środka, naukowcy z Politechniki Federalnej w Lozannie zaprojektowali nadprzewodzącą platformę optomechaniczną o bardzo niskiej dekoherencji kwantowej oraz wysokim stopniu sprzężenia optomechanicznego. Pozwoliło to na ustanowienie rekordu obejmującego najdłuższy czas istnienia stanu kwantowego w oscylatorze mechanicznym.
Czytaj też: Ten materiał wychodzi poza trzy wymiary. Niesamowite osiągnięcie naukowców prowadzi do kwantowej rewolucji
Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, przełom nie byłby możliwy, gdyby nie wykorzystanie kondensatora z próżniową szczeliną, czyli elementu wykonanego z cienkiej folii aluminiowej umieszczonej nad zagłębieniem wykonanym w krzemowym podłożu. Ostatecznie udało się zminimalizować straty mechaniczne w rezonatorze i osiągnąć niespotykaną do tej pory częstotliwość dekoherencji termicznej wynoszącą zaledwie 20 Hz. Odpowiada to żywotności stanu kwantowego wynoszącej 7,7 milisekundy.
