کشف حالت ملکولی پایدار فوتون ها و اتم مصنوعی ابررسانا

0

محققان، حالت های جدیدی از یک اتم مصنوعی ابررسانا با پوشش فوتون های مجازی را کشف کردند. این کشف با بررسی داده های طیف سنجی یک اتم مصنوعی که به طور قدرتمندی با میدان نور داخل یک حفره ابررسانا جفت شده بود، انجام شد. این کشف، بستر جدیدی برای بررسی برهمکنش نور و ماده در سطح بنیادی، فراهم می کند که باعث فهم بهتر انتقال های فاز کوانتومی می شود. از طرفی این دستاورد می تواند به توسعه تکنولوژی های کوانتومی مانند ارتباطات کوانتومی، شبیه سازی کوانتومی، محاسبات کوانتومی و سنجش کوانتومی کمک کند. نتیجه این پژوهش، دیروز در ژورنال معروف نیچرفیزیکس منتشر شد. با دیپ لوک همراه باشید…

تکنولوژی های ضروری در زندگی مدرن امروزی، مانند ساعت اتمی یا سیستم های ارتباطی کارآمد، براساس برهمکنش بین نور و ماده، توسعه یافته اند. جذب و نشر نور از هر دستگاهی، براساس برهمکنش نور و اتم ها توضیح داده می شود. یک سوال بنیادی در فیزیک اتمی که باوجود سالها تحقیق و پژوهش، هنوز پاسخی برای آن پیدا نشده، این است که: قدرت جفت شدگی نور و یک اتم چقدر می تواند باشد؟ برای یافتن پاسخ این سوال، باید روش های مناسبی برای بررسی جفت شدگی های بسیار قوی، پیدا کنیم.

حدود ۴۰ سال پیش، پیشنهاد شده بود که اگر این جفت شدگی، بسیار قوی باشد، یک حالت پایه ی جدید بین نور و اتم، ایجاد خواهد شد. اما این پیشنهاد، بسیار بحث برانگیز بود: آیا این پیشنهاد را در شرایط عادی هم می توان استفاده کرد؟ چندسال پیش، یکی از دانشمندان همین مقاله، به این سوال پاسخ داد. در واقع او با استفاده از بررسی نظری مدارهای ابررسانا ،شرایطی که طی آن، یک حالت پایه ی جدید، ایجاد می شود را پیدا کرد.

دانشمندان در این آزمایش، از یک نوسانگر هارمونیک ابررسانا و یک اتم مصنوعی ابررسانا (کیوبیت) که حالت های الکترونی اش به طور کوانتومی و درست مانند یک اتم خنثی، رفتار می کنند، استفاده کردند. با طراحی دقیق یک کیوبیت ابررسانا که با یک نوسانگر هارمونیک، برهمکنش می کرد، یک حالت پایه جدید، ایجاد شد (درست همانطور که پیش بینی شده بود). انرژی کل کیوبیت و نوسانگر، برابر با جمع انرژی فوتون در نوسانگر، انرژی کیوبیت و انرژی جفت شدگی فوتون ها و کیوبیت است. دانشمندان با استفاده از سیستم کوانتومی ماکروسکوپی، می توانند مدارهایی با انرژی جفت شدگی بزرگتر از هر دو انرژی فوتون و انرژی کیوبیت را ایجاد کنند. این موقعیت، گاهی اوقات، جفت شدگی قوی عمیق نامیده می شود.

محققان در برنامه های آینده خود به دنبال یافتن پاسخ این سوال هستند: آیا جفت شدگی قوی عمیق (deep strong coupling) در مورد بیش از یک اتم مصنوعی ابررسانا (کیوبیت) امکان پذیر است یا نه؟ از طرفی آنها تلاش می کنند تا این حالت ملکولی جدید فوتون ها و اتم مصنوعی را دستکاری کرده و از این طریق، دینامیک نشر و جذب فوتون را مشاهده و کنترل کنند و روش های جدیدی برای تولید درهم تنیدگی کوانتومی ابداع کنند.

دانلود مقاله اصلی به صورت PDF

زاده ی اردیبهشت ۶۹ و دانشجوی دکترای شیمی کوانتوم محاسباتی در دانشگاه شهید بهشتی است.او علاقمند به دنیای کوانتوم، تکنولوژی، فوتبال و موسیقی (رپ/راک) بوده و علاوه بر سردبیری دیپ لوک، به طراحی وب و نویسندگی در گجت نیوز، بیگ تم و ماهنامه GB جی اس ام مشغول است.

ارسال نظر


*