ሳይንቲስቶች ለ“ሁለተኛው የኳንተም አብዮት” የሙከራ መድረክን ፈጥረዋል።

ሳይንቲስቶች የቁስ ሞገድ ፖላሪቶኖች በኦፕቲካል ጥልፍልፍ ውስጥ መፈጠሩን ዘግበዋል፣ ይህ የሙከራ ግኝት የአልትራኮልድ አተሞችን በመጠቀም የማዕከላዊ ኳንተም ሳይንስ እና ቴክኖሎጂ ፓራዳይም ጥናትን በቀጥታ ኳንተም ሲሙሌሽን ለማድረግ ያስችላል።

የቁስ-ዌቭ ፖላሪቶንስ ግኝት በፎቶኒክ ኳንተም ቴክኖሎጂ ላይ አዲስ ብርሃን ፈነጠቀ

ኔቸር ፊዚክስ በተባለው መጽሔት ላይ የታተመው ምርምር ለ'ሁለተኛው የኳንተም አብዮት' አዲስ መድረክ ያቀርባል።

የኳንተም ሳይንስ እና ቴክኖሎጂ (QIST) መስክን የሚያራምዱ የሙከራ መድረኮች ልማት ለየትኛውም ድንገተኛ ቴክኖሎጂ ከተለመዱት ልዩ ጥቅሞች እና ተግዳሮቶች ጋር አብሮ ይመጣል። የስቶኒ ብሩክ ዩኒቨርሲቲ ተመራማሪዎች፣ በዶሚኒክ ሽኔብል፣ ፒኤችዲ የሚመራው፣ የቁስ ሞገድ ፖሊሪቶኖች በኦፕቲካል ጥልፍልፍ ውስጥ መፈጠሩን ዘግበዋል፣ ይህ የሙከራ ግኝት የአልትራኮልድ አተሞችን በመጠቀም የማእከላዊ QIST ፓራዳይም ጥናትን የሚፈቅድ ነው። ሳይንቲስቶቹ በቁሳቁስ እና በመሳሪያዎች ላይ የፎቶን መስተጋብር የሚፈጥሩ ነገር ግን አንዳንድ ተግዳሮቶችን የሚያቋርጡ ልቦለድ ኳሲፓርቲለሎች የኮምፒዩቲንግ እና የመገናኛ ቴክኖሎጂን ለመቀየር የተዘጋጁትን የQIST መድረኮችን የበለጠ ይጠቅማሉ።



የምርምር ግኝቶቹ በመጽሔቱ ላይ በታተመ ወረቀት ላይ በዝርዝር ተዘርዝረዋል ተፈጥሮ ፊዚክስ.

ጥናቱ በመሠረታዊ የፖላሪቶን ባህሪያት እና ተያያዥነት ባላቸው ብዙ የሰውነት ክስተቶች ላይ ብርሃን ይፈጥራል እና በፖላሪቶኒክ ኳንተም ቁስ አካል ላይ ጥናት ለማድረግ አዳዲስ እድሎችን ይከፍታል።

በፎቶን ላይ ከተመሰረቱ የQIST መድረኮች ጋር አብሮ ለመስራት አስፈላጊው ተግዳሮት ፎቶኖች የኳንተም መረጃ ተሸካሚ ሊሆኑ ቢችሉም በተለምዶ እርስበርስ የማይገናኙ መሆኑ ነው። የዚህ አይነት መስተጋብር አለመኖር በመካከላቸው ያለውን የኳንተም መረጃ መለዋወጥም ይከለክላል። ሳይንቲስቶች ፎቶኖቹን ከቁሳቁሶች ውስጥ ካሉት የክብደት ስሜት ቀስቃሽ ስሜቶች ጋር በማጣመር በዚህ ዙሪያ መንገድ አግኝተዋል፣በዚህም በብርሃን እና በቁስ መካከል ያሉ ቺሜራ የሚመስሉ ፖሊሪቶኖች። በእነዚህ ከባድ የኳሲፓርቲሎች መካከል የሚፈጠር ግጭት ፎቶኖች ውጤታማ በሆነ መልኩ መስተጋብር እንዲፈጥሩ ያስችላቸዋል። ይህ በፎቶን ላይ የተመሰረተ የኳንተም በር ኦፕሬሽኖችን እና በመጨረሻም አጠቃላይ የQIST መሠረተ ልማትን ተግባራዊ ለማድረግ ያስችላል።


ነገር ግን፣ ዋናው ተግዳሮት የእነዚህ በፎቶን ላይ የተመሰረቱ ፖሊሪቶኖች ከአካባቢው ጋር ባላቸው የጨረር ትስስር የተነሳ ያለው ውስን የህይወት ዘመናቸው ሲሆን ይህም ከቁጥጥር ውጭ የሆነ ድንገተኛ መበስበስ እና መበስበስን ያስከትላል።

በፖላሪተን ጥናት ውስጥ የምርምር ግኝቶች ጥበባዊ አተሞች በኦፕቲካል ጥልፍልፍ ውስጥ የኢንሱሌሽን ደረጃ (በግራ) ሲፈጠሩ ያሳያል። በአረንጓዴ ቀለም (መሃል) በሚወከለው በማይክሮዌቭ ጨረሮች አማካኝነት በቫኩም ትስስር በኩል ወደ ቁስ-ማዕበል ፖላሪቶኖች የሚቀየሩ አቶሞች። ፖላሪቶኖች ተንቀሳቃሽ ይሆናሉ እና ለጠንካራ የቫኩም ትስስር (በስተቀኝ) ከፍተኛ ፈሳሽ ደረጃን ይፈጥራሉ። ክሬዲት፡ አልፎንሶ ላኑዛ/Schneble Lab/Stony Brook University

እንደ Schneble እና ባልደረቦቻቸው ፣ የታተሙት የፖላሪቶን ምርምር በድንገት በመበስበስ ምክንያት የሚከሰቱትን ገደቦች ያቋርጣል። የፖላሪቶኖቻቸው የፎቶን ገጽታዎች ሙሉ በሙሉ በአቶሚክ ቁስ ሞገዶች የተሸከሙ ናቸው, ለዚህም እንደዚህ ያሉ የማይፈለጉ የመበስበስ ሂደቶች አይኖሩም. ይህ ባህሪ በፎቶን ላይ በተመሰረቱ የፖላሪቶኒክ ስርዓቶች ውስጥ ተደራሽ ያልሆኑ ወይም ገና ያልተገኙ የመለኪያ አገዛዞች መዳረሻን ይከፍታል።

"የኳንተም መካኒኮች እድገት ባለፈው ክፍለ ዘመን ተቆጣጥሮ ነበር፣ እና 'ሁለተኛው የኳንተም አብዮት' ወደ QIST እና አፕሊኬሽኖቹ እድገት አሁን እንደ አይቢኤም፣ ጎግል እና አማዞን ያሉ ኮርፖሬሽኖችን ጨምሮ በአለም ዙሪያ በጥሩ ሁኔታ እየተካሄደ ነው" ሲል Schneble ይናገራል። በኪነጥበብ እና ሳይንስ ኮሌጅ በፊዚክስ እና አስትሮኖሚ ክፍል ፕሮፌሰር። "የእኛ ስራ በQIST ውስጥ ከሴሚኮንዳክተር ናኖፎቶኒክ እስከ ወረዳ ኳንተም ኤሌክትሮዳይናሚክስ ያሉ ለድንገተኛ የፎቶኒክ ኳንተም ስርዓቶች ፍላጎት ያላቸውን አንዳንድ መሰረታዊ የኳንተም ሜካኒካል ውጤቶችን አጉልቶ ያሳያል።"


የስቶኒ ብሩክ ተመራማሪዎች ሙከራቸውን ያደረጉት በኦፕቲካል ጥልፍልፍ ውስጥ የአልትራኮልድ አተሞችን ባሳየ መድረክ፣ በቆመ የብርሃን ሞገዶች የተፈጠረውን እንቁላል-ክሬት የመሰለ እምቅ መልክአ ምድር ነው። ልዩ ልዩ ሌዘር እና መቆጣጠሪያ ቦታዎችን ያካተተ እና በናኖኬልቪን የሙቀት መጠን የሚሠሩ ልዩ ልዩ የቫኩም መሳሪያዎችን በመጠቀም በፍርግርጉ ውስጥ የታሰሩት አቶሞች “በሚለብሱ” የቫኩም ቀስቃሽ ደመናዎች በቀላሉ በማይበላሽ እና በኤቨንሰንት ቁስ ሞገዶች የተሠሩበትን ሁኔታ ተግባራዊ አድርገዋል።

ቡድኑ፣ በውጤቱም ፣ የፖላሪቶኒክ ቅንጣቶች የበለጠ ተንቀሳቃሽ ይሆናሉ ። ተመራማሪዎቹ የውስጣቸውን መዋቅር በእርጋታ በማወዛወዝ በቀጥታ መመርመር ችለዋል፣ በዚህም የጉዳዩን ሞገዶች እና የአቶሚክ ጥልፍልፍ መነቃቃትን ያገኙታል። ብቻቸውን ሲቀሩ የጉዳይ ሞገድ ፖሊሪቶኖች በፍርግርጉ በኩል ዘልለው በመግባት እርስ በርስ ይገናኛሉ እና የተረጋጋ የኳሲፓርት ቁስ አካል ይመሰርታሉ።

"በእኛ ሙከራ የኩንተም ሲሙሌሽን የኤክሳይቶን-ፖላሪቶን ሲስተም በልቦለድ አገዛዝ ውስጥ ሰርተናል" ሲል Schneble ያስረዳል። "እንዲህ ዓይነቱን ተግባር ለማከናወን የሚደረግ ጥረት analogue’ simulations, which in addition areአናሎግ ፣ ተዛማጅነት ያላቸው መለኪያዎች በነፃ ሊደወሉ ስለሚችሉ ፣ በራሱ በ QIST ውስጥ አስፈላጊ አቅጣጫ ነው ።

ማጣቀሻ፡- “የቁስ ሞገድ ፖላሪቶን በኦፕቲካል ጥልፍልፍ ውስጥ መፈጠር” በጁንሃይክ ኩዎን፣ ያንግሺን ኪም፣ አልፎንሶ ላኑዛ እና ዶሚኒክ ሽኔብል፣ 31 ማርች 2022፣ ተፈጥሮ ፊዚክስ.
DOI: 10.1038/s41567-022-01565-4



የስቶኒ ብሩክ ጥናት የድህረ ምረቃ ተማሪዎችን Joonhyuk Kwon (በአሁኑ ጊዜ በሳንዲያ ናሽናል ላብራቶሪ የድህረ ምረቃ)፣ ያንግሺን ኪም እና አልፎንሶ ላኑዛን ያካትታል።

ስራው በሎንግ አይላንድ በሚገኘው የኩንተም መረጃ ሳይንስ SUNY ሴንተር ተጨማሪ ገንዘብ በብሔራዊ ሳይንስ ፋውንዴሽን (ስጦታ # NSF PHY-1912546) ተደግፏል።