ساخت دستگاه جدید با تشخیص تشعشع در یک تریلیونم مقیاس معمول

تیمی از محققان، برق را در مقیاسی که یک تریلیون بار کوچکتر از آنچه با ابزارهای استاندارد ممکن است اندازه گیری کرده اند. این امر بدان معناست که تشعشعات مایکروویو را می توان در آزمایش های فیزیک کوانتومی با دقت بیشتری ارزیابی کرد.

به گزارش سیناپرس، توانایی اندازه‌گیری توان در سطوح بسیار پایین برای دانشمندانی که سیستم‌های کوانتومی می ‌سازند، مفید است؛ مخصوصا سیستم‌هایی که در مقیاس فوق‌العاده کوچک و معمولاً از نظر دمایی فوق‌العاده سرد هستند.

برای مثال، سیستم جدید می ‌تواند برای آماده‌سازی و کالیبره کردن بهتر کیوبیت‌ها که ذرات در مرکز رایانه‌های کوانتومی که جای بیت‌های کلاسیک را می‌ گیرند، استفاده شوند تا اطمینان حاصل شود که طبق برنامه عمل کرده و خوانش‌هایی که تولید می ‌کنند، درست است.

راسل لیک (Russell Lake) دانشمند ارشد شرکت فناوری کوانتومی Bluefors در فنلاند و سازنده این دستگاه می ‌گوید: سنسورهای توان تجاری معمولاً قدرت را در مقیاس یک میلی‌وات اندازه‌گیری می ‌کنند. این بولومتر این کار را با دقت و قابل اطمینان در یک فمتووات یا کمتر انجام می دهد. این توان یک تریلیون برابر کمتر از قدرتی است که در کالیبراسیون های برق معمولی استفاده می شود.

در آزمایش های کوانتومی، انرژی با استفاده از یک دماسنج مخصوص به نام بلومتر اندازه گیری می شود. دما را از طریق نوار کوچکی از مواد که مقاومت الکتریکی آن را با جذب انرژی تغییر می دهد، ردیابی می کند.

محققان یک بخاری با جریان و ولتاژ مشخص را در سیستم جدید اضافه کردند. دانشمندان با دانستن دقیق میزان گرما وارد شده، تغییرات بسیار کوچک انرژی را که توسط امواج مایکروویو بسیار ضعیف ایجاد شده بود، شناسایی کردند.

بخشی از دلیل چالش‌برانگیز بودن فیزیک کوانتومی این است که سیستم‌های کوانتومی بسیار شکننده هستند و می ‌توانند با کوچک‌ترین اختلالات، از جمله ابزارهایی که برای اندازه ‌گیری آن‌ها استفاده می‌ کنیم، شکسته شده یا با آنها تداخل داشته باشند. یکی از راه‌هایی که رویکرد جدید می ‌تواند کمک کند، شناسایی این اختلالات است.

میکو موتونن (Mikko Möttönen) فیزیکدان کوانتومی از دانشگاه آلتو فنلاند می‌ گوید: برای نتایج دقیق، خطوط اندازه‌گیری مورد استفاده برای کنترل کیوبیت‌ها باید در دمای بسیار پایین، عاری از هرگونه فوتون حرارتی و تشعشع اضافی باشند. اکنون، با این بلومتر، می‌توانیم آن دمای تابش را بدون تداخل مدار کیوبیت اندازه‌گیری کنیم.

سیستم جدید به عنوان نانوبولومتر شناخته می‌شود و آزمایش‌های اولیه بر روی امواج مایکروویو ضعیفی که از خط انتقال فرکانس رادیویی عبور می ‌کنند نشان داد که این ابزار می‌ تواند تغییرات برق را دقیقاً ثبت کند.

به گزارش سیناپرس، لیک در پایان می افزاید: اندازه گیری امواج مایکروویو در ارتباطات بی سیم، فناوری رادار و بسیاری از زمینه های دیگر اتفاق می افتد. آنها روش‌های خود را برای انجام اندازه‌گیری‌های دقیق دارند، اما هیچ راهی برای انجام همین کار در هنگام اندازه ‌گیری سیگنال‌های مایکروویو بسیار ضعیف برای فناوری کوانتومی وجود نداشت.

شرح کامل این تحقیق در آخرین شماره مجله تخصصی Review of Scientific Instruments منتشر شده است.

مترجم: فاطمه امینی

No tags for this post.