Kvant fiziki sıx yığılmış atomları öyrənməyə çalışarkən kvant mexanikasının məhdudiyyətlərindən məyus olduqda nə baş verir? EPFL-də siz ekzotik xüsusiyyətlər nümayiş etdirən bir metamaterial, mühəndislik materialı alırsınız.

O məyus fizik Ph.D. tələbə Mathieu Padlewski. EPFL-in Dalğa Mühəndisliyi Laboratoriyasında Hervé Lissek və Romain Fleury ilə əməkdaşlıq edərək, Padlewski, kvant hadisələrinə xas olan son dərəcə həssas təbiətdən yan keçərək, qatılaşdırılmış maddəni və onların makroskopik xüsusiyyətlərini araşdırmaq üçün yeni akustik sistem qurdu . Bundan əlavə, akustik sistem bərk cisim fizikasından kənara çıxan xüsusiyyətləri öyrənmək üçün dəyişdirilə bilər. Nəticələr Physical Review B -də dərc olunub .

“Biz mahiyyət etibarı ilə kvant mexanikasından ilhamlanaraq müxtəlif sistemləri öyrənmək üçün tənzimlənə bilən oyun meydançası qurmuşuq . Metamaterialımız yüksək səviyyədə tənzimlənə bilən aktiv elementlərdən ibarətdir və bu, təbiət səltənətindən kənara çıxan hadisələri sintez etməyə imkan verir”, – Padlewski deyir. “Potensial tətbiqlərə dalğaların manipulyasiyası və telekommunikasiya üçün istiqamətləndirici enerji daxildir və quraşdırma bir gün məsələn, dalğalardan enerji yığmaq üçün ipucları verə bilər.”

Şrödingerin pişiyi, kvant tapmacası

Kvant mexanikasında siz onu ölçərək sistemə müdaxilə edənə qədər qutunun içərisində pişik həm ölü, həm də diridir, bu halda qutunun açılması ilə edilir. Sırf kvant nöqteyi-nəzərindən, pişik iki ehtimal vəziyyətinin superpozisiyasındadır: ehtimal ki, ölü və diri olma ehtimalı, yalnız pişiyin həqiqətən ölü və ya diri olduğunu müşahidə etmək üçün qutunu açana qədər.

Pişik eyni anda həm ölü, həm də diri ola bilməz və 1935-ci ildə Ervin Şrödinger tərəfindən hazırlanmış düşüncə təcrübəsi olan Schrödinger pişiyinin mahiyyəti budur ki, bu, pişik miqyası kimi kvant miqyasından kənarda təsəvvür edildikdə kvant anlayışlarının mürəkkəbliyini göstərir.

Bərk halların müşahidəsini bu qədər çətinləşdirən kvant fizikasının həssas təbiəti, sistemin ehtimal vəziyyətlərinin superpozisiyasında – fasiləsiz olaraq mövcud olmasına imkan vermək əvəzinə, kvant sistemini bir vəziyyətə məcbur edən sistemin ölçülməsi aktından irəli gəlir. Bununla belə, fiziklər elektron vəziyyətləri dolayı yolla araşdırmağı və onların müvafiq xassələrini çıxarmağı bilirlər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=4203178812&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1742999233&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-quantum-atoms-acoustics.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzciLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3NyJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc3Il1dLDBd&dt=1742999232794&bpp=1&bdt=98&idt=243&shv=r20250324&mjsv=m202503200101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1742998917%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1742998917%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1742998917%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2529098048768&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2784&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=42531705%2C95356500%2C95356504%2C95355300&oid=2&pvsid=1359821663582506&tmod=601627141&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=250

Səs dalğaları ilə kvant hadisələrinin modelləşdirilməsi

Lakin Schrödinger pişiyinin makroskopik dünyada mükəmməl məna kəsb etdiyi başqa bir fenomen var və bu, bizim qarşılıqlı əlaqədə ola biləcəyimiz bir fenomendir: səs.

Məsələn, birinin səsinin səsini götürsək, bilirik ki, kiminsə səsinin bənzərsiz və zəngin olmasının səbəbi bütün tezlik spektrini eşitməyimizdir. Tezlik spektri müəyyən bir səs üçün xarakterikdir, lakin o, həm də pianonun niyə özünəməxsus tembrinə malik olduğunu və ya trubanın trombondan fərqli səsləndiyini izah edir.

Prinsipcə, biz eyni vaxtda əsas tezliyi, aka əsas vəziyyəti, üstəgəl harmoniklər kimi tanınan bütün yüksək tezlikləri eşidə bilərik. Kvant fizikasından dil götürərək, biz əslində birdən çox vəziyyətin superpozisiyasını eşidirik. Yaxud Şrödingerin pişiyinə bənzətməklə, pişik həm ölüdür, həm diridir və biz bunu eşidirik.

“Kvant ehtimal dalğaları hər şeydən əvvəl dalğalardır – niyə onları səslə modelləşdirməyək?” Padlewski deyir. “Möhkəm bir vəziyyətin elektron hallarını birbaşa pozulmadan yoxlamaq, kor adamın çubuqsuz məşğul küçə ilə keçməsinə bənzəyir. Amma akustikada biz dalğaları vəziyyəti məhv etmədən birbaşa, faza və amplituda yoxlaya bilərik – bu gözəldir.”

Akustik metamaterialın mühəndisliyi

EPFL-də qurulmuş akustik metamaterial bir neçə dinamik və ya mikrofonun yerləşdirilməsinə imkan verən açılışlarla bir-birinə bağlanmış, mahiyyətcə 16 kiçik kub olan “akustik atomlar” xəttindən ibarətdir. Dinamiklər akustik atomlar xətti ilə idarə olunan bir şəkildə yayılmalı olan səs dalğaları yaradır, mikrofonlar rəyə nəzarət üçün səs dalğalarını ölçür. Kublara sadə bir xəttdən kənara çıxan daha mürəkkəb sistemlərin qurulması üçün tikinti blokları kimi baxmaq olar.

Lissek deyir: “Qulağın eşitməyə cavabdeh olan orqanı olan kokleanı görəndə, o, öz strukturuna və funksionallığına görə bizim aktiv akustik metamaterialımıza bənzəyir”. “Koklea müxtəlif tezlikləri gücləndirən mükəmməl hüceyrə xəttindən ibarətdir. Metamaterialımız potensial olaraq eyni şəkildə işləmək və tinnitus kimi eşitmə problemlərini öyrənmək üçün tənzimlənə bilər.”

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Kvantdan ilham alan analoq hesablamaya doğru

Padlewski, həmçinin ayrıla bilməyən vəziyyətlər yarada bilən ilk akustik analoq kompüterlərdən birinin qurulması yollarını araşdırmaq üçün metamaterial tikinti bloklarından istifadə etməkdə maraqlıdır. Arizona Universitetindən Pierre Deymier-in işindən ilhamlanan bu kompüter mahiyyətcə kvant kompüterinin akustik ekvivalenti olardı. Bu, sistemə müdaxilə etmədən üst-üstə düşmüş vəziyyətləri birbaşa müşahidə etməyə imkan verəcəkdi, çünki akustik dalğalar kvant dalğaları qədər kövrək deyil.

“Akustik kvant analoq kompüteri daha çox kristal qəfəsə bənzəyir – atomların kristallarda düzüldüyü kimi dövri hüceyrələr silsiləsi”, – Padlevski əlavə edir. “Kvant hesablamalarına akustik yanaşma eyni vaxtda böyük həcmdə məlumatı emal etmək üçün alternativ üsul təklif etmək potensialına malikdir.”

Daha çox məlumat: Mathieu Padlewski et al. Enerji yönləndirməsi üçün amplituda əsaslanan qarşılıqlı qeyri-müəyyənliyin müşahidəsi, Fiziki İcmal B (2025). DOI: 10.1103/PhysRevB.111.125156 , journals.aps.org/prb/abstract/ … /PhysRevB.111.125156 . ArXiv- də : arxiv.org/html/2409.20032v2

Jurnal məlumatı: Physical Review B , arXiv  

Ecole Polytechnique Federale de Lausanne tərəfindən təmin edilmişdir