นักฟิสิกส์สังเกตคุณสมบัติควอนตัมในโลกของวัตถุ

นักฟิสิกส์ได้แสดงพฤติกรรมที่อยู่ภายใต้กฎของโลกควอนตัม ซึ่งทำงานในระดับอะตอม ในวัตถุเชิงกลที่มีขนาดใหญ่พอที่จะมองเห็นได้วัตถุควอนตัม ภาพระยะใกล้ของเรโซเนเตอร์ขนาดเล็กมาก ถ่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ใช้ในการสาธิตครั้งแรกของพฤติกรรมควอนตัมในวัตถุในชีวิตประจำวัน ตัวสะท้อนทำจากฟิล์มบาง ๆ ของอะลูมิเนียมไนไตรด์ประกบระหว่างชั้นอะลูมิเนียม ส่วนที่เคลื่อนไหวเชิงกลไกของโครงสร้างคือรูปสี่เหลี่ยมที่อยู่ตรงกลางอ. คลีแลนด์/UCSB

ความถี่สูง การตั้งค่าเรโซเนเตอร์ให้มีวัฏจักรการสั่นสะเทือนสูง 

ดังแสดงในการ์ตูนเรื่องนี้ที่แสดงวงจรการขยายตัวและการหดตัวที่เกิดขึ้น 6 พันล้านครั้งต่อวินาที ทำให้นักวิจัยสามารถเกลี้ยกล่อมวัสดุให้อยู่ในสถานะกราวด์ควอนตัมโดยใช้เพียงตู้เย็นเกรดเชิงพาณิชย์

อ. คลีแลนด์/UCSB

ความสำเร็จนี้เป็นการเติมเต็มความฝันที่มีมายาวนานในการเชื่อมควอนตัมกับโลกในชีวิตประจำวัน วันหนึ่ง นักวิจัยกล่าวว่า อุปกรณ์เชิงกลในห้องทดลองอาจถูกควบคุมตามกฎของอะตอมเดี่ยว ซึ่งเป็นการปูทางไปสู่การประมวลผลข้อมูลควอนตัมหรือตรวจสอบพฤติกรรมที่ผิดปกติอื่นๆ ของโลกระดับปรมาณู

Markus Aspelmeyer นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเวียนนาในออสเตรียกล่าวว่า “นี่เป็นผลงานที่ก้าวล้ำ” “ตอนนี้ประตูเปิดอยู่ ตอนนี้ความสนุกเริ่มขึ้นแล้ว”

หลายทีมแข่งขันกันเป็นเวลาหลายปีเพื่อเชื่อมโยงควอนตัมกับอาณาจักรในชีวิตประจำวันโดยการสร้างอุปกรณ์สั่นสะเทือนขนาดเล็กและระบายพลังงานออกให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ลดสถานะเป็น “สถานะพื้นควอนตัม” กลุ่มส่วนใหญ่พยายามทำเช่นนี้โดยการสร้างตู้เย็นที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อทำให้วัสดุเย็นลงจนเกือบเป็นศูนย์สัมบูรณ์หรือเป็นศูนย์ในระดับอุณหภูมิเคลวิน

แต่แอนดรูว์ คลีแลนด์ นักฟิสิกส์แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตา บาร์บารา 

ตัดสินใจเลือกทางลัดแทน “ถ้าผมใช้ส้อมเสียงและต้องการให้มันอยู่ในสถานะควอนตัมกราวด์ ผมจะต้องทำให้เย็นลงต่ำกว่า 50 พันล้านเคลวิน” เขาอธิบาย “ไม่มีเทคโนโลยีใดที่จะให้คุณทำเช่นนั้นได้ ไม่ใช่ตอนนี้ แต่ถ้าคุณดันความถี่ของส้อมเสียงนั้นให้สูงขึ้น” ตามลำดับความสำคัญ “คุณก็ต้องทำให้มันเย็นลงถึง 50 ล้านองศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์เท่านั้น”

ดังนั้น ด้วยการเลือกวัสดุที่สั่นสะเทือนด้วยความถี่สูงมาก – ในกรณีนี้คือ 6 พันล้านครั้งต่อวินาที – Cleland และเพื่อนร่วมงานสามารถใช้ตู้เย็นที่มีจำหน่ายทั่วไปในการเข้าถึงสถานะควอนตัมกราวด์ได้ เพราะไม่ต้องทำให้ตู้เย็นเย็นลง ระบบให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ด้วยวัสดุที่ความถี่ต่ำกว่า

นักวิจัยยังได้ค้นพบวิธีการวัดกิจกรรมโดยใช้ควอนตัมบิต ซึ่งเป็นหน่วยของข้อมูลควอนตัม แทนที่จะเป็นแสง ซึ่งสามารถให้พลังงานกลับเข้าสู่ระบบระบายความร้อนได้ Cleland กล่าวว่า “กุญแจสำคัญที่แท้จริงในการทำให้การทดลองนี้ได้ผลคือการใช้รสชาติเฉพาะของควอนตัมบิต”

ในท้ายที่สุด ระบบที่แสดงพฤติกรรมควอนตัมคือฟิล์มที่ดูเรียบง่ายของอะลูมิเนียมไนไตรด์ที่อยู่ระหว่างขั้วไฟฟ้าอะลูมิเนียมสองขั้ว Cleland และเพื่อนร่วมงานสามารถแสดงได้ว่าอุปกรณ์ได้มาถึงสถานะควอนตัมกราวด์แล้ว แต่ยังสามารถควบคุมอุปกรณ์ได้ นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโฟนอน ซึ่งเป็นหน่วยวัดพลังงานการสั่นสะเทือนที่เล็กที่สุด และเฝ้าดูขณะที่มันเคลื่อนที่ไปมาระหว่างอุปกรณ์เรโซแนนซ์กับควอนตัมบิต พวกเขารายงานในเอกสารที่เผยแพร่ออนไลน์เมื่อวันที่ 17 มีนาคมในวารสารNature

Aspelmeyer กล่าวว่า “มีศักยภาพอย่างมากในการใช้ระบบกลไกเหล่านี้ในระบอบควอนตัม “ตอนนี้เราต้องใช้ประโยชน์จากความเป็นไปได้ทั้งหมดที่เรามี”

เขากล่าวว่า การใช้งานที่เป็นไปได้ ได้แก่ การใช้อาร์เรย์ของตัวสะท้อนเสียงเหล่านี้เพื่อควบคุมระบบควอนตัมหลายระบบในการประมวลผลข้อมูล หรือเพื่อทดสอบการคาดการณ์เกี่ยวกับสถานะของ “แมวชโรดิงเงอร์” ซึ่งตั้งชื่อตามสมมุติฐานของแมวที่มีชีวิตอยู่และตายไปพร้อมกัน ซึ่งระบบดังกล่าวมีการผสมผสานระหว่าง สถานะที่เรียกว่าการซ้อนทับ ทีมงานของ Cleland ได้แสดงให้เห็นโดยทางอ้อมว่ามีการซ้อนทับรูปแบบหนึ่งอยู่ภายในตัวสะท้อนเสียงของพวกเขา หากนักวิจัยสามารถสร้างเครื่องสะท้อนเสียงที่มีการสั่นสะเทือนยาวนานขึ้น นักวิทยาศาสตร์อาจสามารถทดสอบการซ้อนทับในระดับมหภาคได้

แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง

Tags: เว็บตรง