فلوت کوانتومی، اختراعی برای حرکت ذرات نور به روشی جدید

به گزارش خبرگزاری صداوسیما: نتایج این اختراع در دو مجله «Physical Review Letters» و «Nature Physics» به چاپ رسیده است. اختراع فلوت کوانتومی راه را برای تحقق حافظه‌های کوانتومی یا اشکال جدید تصحیح خطا در کامپیوتر کوانتومی و همچنین مشاهده پدیده‌های کوانتومی که در طبیعت دیده نمی‌شوند، باز می‌کند.

پروفسور «دیوید شوستر» که روی بیت‌های کوانتومی - معادل کوانتومی یک بیت کامپیوتری - کار می‌کند، روی این اختراع کارکرده است. بیت‌های کوانتومی از ویژگی‌های عجیب ذرات در سطح اتمی و زیراتمی برای انجام کار‌هایی استفاده می‌کنند که در هیچ حالت دیگری امکان‌پذیر نیست. در این آزمایش، آن‌ها با ذرات نور که «فوتون» نام دارند، در طیف میکروموج کار می‌کنند.

سیستمی که این گروه تحقیقاتی اختراع کرده است، شامل یک حفره طولانی است که در یک بلوک فلزی قرار دارد. این سیستم برای به دام انداختن فوتون‌ها در بازه طول موج میکروموج طراحی شده است. همان‌طور که در تصویر مشاهده می‌کنید، سطح فلز مانند فلوت مملو از سوراخ است و به همین دلیل به آن فلوت کوانتومی می‌گویند.

شوستر می‌گوید: «دقیقاً همانند ابزار موسیقی، می‌توانید یک یا چند فوتون با طول موج متفاوت را به درون فلوت بفرستید. هر طول موج یک نُت ایجاد می‌کند که می‌توان از آن برای رمزگذاری اطلاعات کوانتومی استفاده کرد. سپس محققان می‌توانند برهم‌کنش میان نت‌ها را با استفاده از یک بیت کوانتومی اصلی - یک مدار الکتریکی ابررسانا - کنترل کنند.».

اما این تمام ماجرا نیست. آن‌ها به مطالعه نحوه رفتار فوتون‌ها با یکدیگر نیز پرداخته‌اند.

در طبیعت، فوتون‌ها به‌ندرت باهم برهم‌کنش می‌کنند و به‌سادگی از کنار یکدیگر عبور می‌کنند. شوستر در این باره گفت: «ما در مطالعات خود، دریافتیم در ابتدا فوتون‌ها اصلاً باهم برهم‌کنش ندارند، اما هنگامی که انرژی سیستم افزایش می‌یابد، برهم‌کنش آن‌ها با یکدیگر آغاز می‌شود.»

محققان از این رفتار فوتون‌ها بسیار شگفت‌زده شدند. پیش از این‌چنین فعل و انفعالاتی در طبیعت توسط فوتون‌ها مشاهده نشده بود.

دانشمندان اکنون امیدوار هستند بتوانند با مطالعه این رفتار، اطلاعات منحصربه‌فردی از فیزیک سیاه‌چاله‌ها به دست آورند.