Durant l'última dècada, els científics han anat fent bons salts en la construcció i control de sistemes basats en les estranyes regles de la mecànica quàntica, que descriuen el comportament de les partícules a escala subatòmica.
Però el repte és aconseguir que els delicats sistemes quàntics funcionin bé amb els mecànics -amb parts mòbils- que es basen una gran quantitat de la tecnologia existent.
Científics de l'Institut d'Enginyeria Molecular de la Universitat de Chicago i del Laboratori Nacional d'Argonne, han construït una petita "càmera de ressonància" per a ones sonores que és un sistema mecànic que es pot controlar a nivell quàntic, connectant-se a circuits quàntics. Aquest gran avenç, podria ampliar l'abast de la tecnologia quàntica pels nous sensors quàntics, per ser útils per les telecomunicacions i per les memòries.
Aconseguir fer comunicar aquestes dues tecnologies entre elles, és un primer pas clau per a tot tipus d'aplicacions quàntiques. Amb aquest enfocament, s'ha aconseguit el control quàntic sobre un sistema mecànic a un nivell molt superior al que s'havia fet abans. En concret, hi ha hagut molts interessos en la integració de sistemes quàntics i mecànics per fer sensors quàntics molt precisos que podrien detectar les vibracions més mínimes o interactuar amb àtoms individuals.
Moltes tècniques quer detecten coses, es basen en la força de la detecció i en els desplaçaments, és a dir, el moviment. Aquests sensors tenen un paper fonamental en qualsevol tipus d'aplicació en què s'intenti mesurar alguna cosa. Els sistemes mecànics són els més fàcils de construir i els més sensibles, per tant, hi ha un interès per aconseguir aplicacions en el límit quàntic. (Els sensors mecànics, per exemple, es troben al cor dels sistemes que detecten ones de gravetat: les ones en el teixit de l'espai-temps que han permès "veure" forats negres que travessen l'univers.)
La investigació de Cleland se centra, en part, en els circuits elèctrics quàntics, i pretent connectar un d'aquests circuits a un dispositiu que generi ones acústiques superfícials, és adir, petites ones sonores que corrin per la superfície d'un bloc de material sòlid, com les ones que circulen per la superfície d'un estany. Aquest fenomen té un paper clau en els dispositius quotidians com ara els telèfons mòbils, controls de portes de garatge i receptors de ràdio.
Un avanç clau, va ser construir els dos sistemes per separat, en diferents tipus de material, i després connectar-los. Això va permetre a l'equip optimitzar cada component i comunicar-se entre ells. Tots dos s'han de mantenir molt freds, només deu mil·lèsimes d'un grau per sobre del zero absolut.
Aquest resultat particular obre la porta per poder fer moltes coses amb el so que ja es poden fer amb la llum. El so viatga 100.000 vegades més lent que la llum, cosa que dóna més temps per fer coses. Per exemple, si s'està emmagatzemant informació quàntica en una memòria, pot durar molt més temps emmagatzemada en so que en llum.
Hi ha una sèrie de preguntes fonamentals sense resposta sobre com es comporten les ones sonores en l'àmbit quàntic de manera que, aquest sistema podria donar als científics una plataforma per abordar-los.
Aquesta tècnica també, podria obrir un camí cap a un "traductor" quàntic que permetria la comunicació quàntica a qualsevol distància. Els àtoms electrònics que treballa el grup de Cleland només poden operar i comunicar-se a temperatures molt baixes; l'acústica quàntica podria permetre a aquests circuits convertir la informació quàntica en senyals òptiques que es podrien comunicar a grans distàncies a temperatura ambient. És possible que una configuració d'ones acústiques pugui formar la base d'un sistema d'aquest tipus, conegut com a repetidor quàntic.
El primer autor va ser Kevin Satzinger, Ph.D.'18, ara a Google. Els coautors inclosos en el document Assoc. El Prof. David Schuster i el Prof. David Awschalom, així com els investigadors postdoctorals Audrey Bienfait i Etienne Dumur; estudiants graduats Youpeng Zhong, Hung-Shen Chang, Greg Peairs, Ming-Han Chou, Joel Grebel, Rhys Povey i Sam Whiteley; i els graduats Ben November i Ivan Gutiérrez (ambdós AB'18).
Font: Universitat de Chicago
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada