Oksford Universiteti tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

İki trissiqlənmiş vəziyyətin superpozisiyasının yenidən qurulmuş Viqner funksiyası. Onun altıqat fırlanma simmetriyası və Viqner mənfilik bölgələri ionun hərəkətində yüksək dərəcədə qeyri-klassik kvant müdaxiləsini ortaya qoyur. Kredit: Oksford Universitetinin Fizika Bölümü

Kvant mexanikası, klassik fizikadan fərqli olaraq, obyektlərin eyni anda birdən çox vəziyyətdə mövcud olmasına imkan verir. Bu ideya tez-tez müşahidə olunana qədər həm diri, həm də ölü kimi təsəvvür edilən Şrödingerin pişiyi ilə təsvir olunur. Laboratoriyada fiziklər atomları, işığı və ya hərəkəti eyni anda iki fərqli kvant vəziyyətinə yerləşdirməklə bu effektin daha az dramatik, lakin çox real versiyalarını yarada bilərlər. Bu superpozisiyaların yaradılması və idarə olunması kvant hesablamasından dəqiq zaman ölçməsinə qədər müxtəlif tətbiqlər üçün vacibdir.

Sadə bir nümunə, həm 0, həm də 1 superpozisiyasında olan kvant biti və ya kubitdir. Lakin kvant sistemləri yalnız iki halla məhdudlaşmır. Bir çox fərqli enerji səviyyələrini tuta bilən kvant harmonik osilatorunda daha zəngin imkanlar dəsti mövcuddur. Kvant harmonik osilatorları işıq, titrəmələr və tələyə düşmüş hissəciklərin hərəkəti daxil olmaqla bir çox fiziki sistemi təsvir edir və müxtəlif kvant superpozisiyaları yaratmaq üçün istifadə edilmişdir. Tanınmış bir nümunə, osilatorun əks istiqamətlərdə yerini dəyişmiş iki dalğa paketinin superpozisiyasına yerləşdirildiyi “pişik vəziyyəti”dir. Koherent hallar kimi tanınan bu dalğa paketləri, kvant mexanikasının imkan verdiyi qədər klassik hərəkətə bənzəyir.

Oksford Universitetinin tədqiqatçıları artıq kvant superpozisiyalarının yeni bir ailəsini nümayiş etdiriblər. Koherent hal dalğa paketlərindən pişikəbənzər hallar qurmaq əvəzinə, özləri olduqca qeyri-klassik olan geniş çeşidli komponentlərdən superpozisiyalar yaratmaq üçün bir metod hazırlayıblar. Sıxılmış hal superpozisiyaları kimi nümunələrdə kvant qeyri-müəyyənliyi halın hər bir hissəsində fərqli şəkildə yenidən paylanır. Tədqiqat Physical Review X jurnalında dərc olunub .

Təcrübədə tək bir tələyə düşmüş ionun hərəkətindən istifadə edilmişdir. Tələyə düşmüş ion iki fərqli kvant sistemini birləşdirir: Daxili vəziyyəti kubit kimi hərəkət edərkən, hərəkəti bir çox fərqli hərəkət vəziyyətlərini tuta bilən kvant harmonik osilatoru kimi davranır. Bu, onu adi kubitlərdən kənara çıxan kvant vəziyyətlərinin mühəndisliyi üçün güclü bir platformaya çevirir.Dr. Oana Bazavan (solda) və Dr. Sebastian Saner (sağda) Oksford Universitetinin laboratoriyasında. Mənbə: Oksford Universitetinin Fizika kafedrası.

Tutulan ion metodu necə işləyir

Bu vəziyyətləri yaratmaq üçün komanda əvvəlcə ionun daxili vəziyyətini müxtəlif mümkün hərəkət vəziyyətləri ilə dolaşdırmaq üçün mühəndislik qarşılıqlı təsirlərindən istifadə etdi. Daha sonra daxili vəziyyətin orta dövrəli kvant ölçümü ionun hərəkətini seçilmiş qeyri-klassik komponentlərin superpozisiyasına proyeksiya etdi.

“Bu yanaşma bizə kvant superpozisiyasını demək olar ki, istənilən formaya salmaq üçün bir vasitə verdi”, – deyə aparıcı müəllif Dr. Sebastian Saner (Oksford Universitetinin Fizika Bölümü) izah edir.

Metod tədqiqatçılara yaratdıqları vəziyyətlər üzərində proqramlaşdırıla bilən nəzarət imkanı verdi. Təcrübə parametrlərini dəyişdirməklə, onlar komponentlərin nisbi ölçüsünü, fırlanmasını və ayrılmasını tənzimləyə bildilər və bununla da eyni tələyə düşmüş ion sistemi daxilində geniş çeşiddə ekzotik hərəkətli superpozisiyaların yaranmasına imkan verdilər.

Komanda yaratdıqları kvant vəziyyətlərini birbaşa yenidən qurdu. Yenidənqurma işləri müdaxilə nümunələrini və Viqner mənfilik sahələrini – vəziyyətlərin adi klassik qarışıqlar kimi təsvir edilə bilməyəcəyini göstərən işarələri ortaya qoydu. Bu xüsusiyyətlər təcrübənin həqiqətən qeyri-klassik hərəkət vəziyyətlərinin əsl kvant superpozisiyalarını yaratdığını təsdiqlədi.

Nəticələr niyə vacibdir

Tədqiqatçılar hazırda bu halların nə qədər “kvant” olduğunu daha dəqiq müəyyən etmək üçün nəzəriyyəçilərlə əməkdaşlıq edirlər.

“Həmkarlarımıza nə etdiyimizi göstərəndə onların reaksiyası bizi həqiqətən ruhlandırdı. İnanırıq ki, həm praktik tətbiqlər, həm də bu vəziyyətləri daha fundamental səviyyədə anlamaq üçün hələ də mümkün olanların səthini qaşıyırıq”, – işə rəhbərlik edən Dr. Raghavendra Srinivas (Oksford Universitetinin Fizika Bölümü) deyir.

Bu iş yalnız sadə kvant bitlərindən daha çox kvant osilatorlarından istifadə edən kvant texnologiyalarına doğru bir yol açır. Ümidverici istiqamətlərdən biri kvant hesablamalarıdır ; bu cür hallar daha sadə və daha möhkəm səhv korreksiyası protokollarını təmin edərkən səhvlərə daha davamlı ola bilər. Bu sistemlər həmçinin klassik və kvant davranışı arasındakı sərhədi araşdırmaq üçün yeni bir platforma təmin edir.

Nəşr detalları

S. Saner və digərləri, Qeyri-klassik Kvant Harmonik Osilator Vəziyyətlərinin Özbaşına Superpozisiyalarının Yaradılması, Fiziki İcmal X (2026). DOI: 10.1103/k1xk-yt42

Jurnal məlumatı: Fiziki İcmal X