Физики охладили лазером объект в пять раз ниже непреодолимого предела

Физики охладили лазером объект в пять раз ниже непреодолимого предела

Новости науки и техники Комментариев к записи Физики охладили лазером объект в пять раз ниже непреодолимого предела нет

Чтобы добиться этого, они использовали многоступенчатую систему охлаждения и особую технику измерения полученной температуры.

Исследователи из США продемонстрировали, что объекты можно охладить глубже считавшегося ранее непреодолимым квантового предела обратного действия. Используя «выжатые» лазерные импульсы, они смогли добиться самой низкой из температур, полученных в лабораториях с помощью лазеров. С помощью нового метода температуру многих важных квантовых систем можно приблизить к абсолютному нулю, что способно продвинуть разработку квантовых компьютеров. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature.

Sideband cooling beyond the quantum backaction limit with squeezed light

Quantum fluctuations of the electromagnetic vacuum produce measurable physical effects such as Casimir forces and the Lamb shift1. They also impose an observable limit—known as the quantum backaction limit—on the lowest temperatures that can be reached using conventional laser cooling techniques2, 3. As laser cooling experiments continue to bring massive mechanical systems to unprecedentedly low temperatures4, 5, this seemingly fundamental limit is increasingly important in the laboratory6. Fortunately, vacuum fluctuations are not immutable and can be ‘squeezed’, reducing amplitude fluctuations at the expense of phase fluctuations.

http://www.nature.com/nature/journal/v541/n7636/full/nature20604.html

При обычном охлаждении до сверхнизких температур возникает предел квантового обратного действия. Так называют ситуацию, когда измерение достигнутой сверхнизкой температуры разогревает охлаждённый объект. Любому средству измерения придётся входить во взаимодействие с этим объектом, и в итоге измерение передаст этому объекту определённую энергию. Таким образом, как бы учёные его ни охлаждали, ниже некоего предела понизить температуру не удастся, а если и удастся, то об этом невозможно будет узнать. Причина в том, что квантовые процессы идут в настолько малых объектах, что любое внешнее измерение возмущает их состояние слишком сильно.

В ходе эксперимента исследователи сперва охладили микроволновой резонатор оптомеханической системы, используя лазерное охлаждение. Затем они начали понижать температуру мембраны этой системы для охлаждения ниже предела квантового обратного действия. В ходе этого процесса физики использовали «сжатое» микроволновое поле. Под «сжатым» излучением исследователи имеют в виду такое, в котором колебания по амплитуде были уменьшены до предела за счёт потери контроля над фазовыми колебаниями микроволн.

Чтобы зарегистрировать степень охлаждения системы, в конце двухступенчатого процесса исследователи измерили колебания охлаждавшейся мембраны с помощью фиксации колебаний не самой мембраны (это нагрело бы её выше предела квантового обратного действия), а её боковых креплений. Измеренный уровень колебаний мембраны оказался очень низким, равным примерно 0,19 фононам. Фонон — минимальная единица колебательных движений, в данном случае тепловых колебаний. Ранее считалось, что охладить тело так, чтобы в нём наблюдалось менее одного фонона, невозможно.

Учёные отмечают, что их система смогла охладить объект впятеро ниже уровня, считавшегося ранее непреодолимым. На основе новой техники охлаждения можно создавать более чувствительные оптические и механические сенсоры, а также более надёжные квантовые компьютеры.

Источник: https://life.ru/t/%D0%BD%D0%B0%D1%83%D0%BA%D0%B0/958590/fiziki_okhladili_obiekt_v_piat_raz_nizhie_nieprieodolimogho_priediela

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top