Al centro c'è un'immagine che mostra l'oscillatore meccanico che è stato raffreddato al suo stato fondamentale e poi eccitato con successo da un singolo quanti di energia. Sopra è rappresentata la simulazione della forma della modalità meccanica utilizzata nell'esperimento. L'immagine in basso mostra l'impressione di un artista di una distribuzione quasi probabilistica dello stato quantistico. Credito:Moritz Forsch / TU Delft
(Phys.org)—Un team di ricercatori dell'Università di Vienna in Austria e della Delft University of Technology nei Paesi Bassi ha sviluppato una tecnica che utilizza i fotoni per controllare e misurare i fononi. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , il team descrive la loro tecnica e suggerisce che il loro lavoro potrebbe aver gettato le basi per un metodo per memorizzare le informazioni in un computer quantistico.
I fononi sono onde di particelle che si muovono insieme attraverso un materiale, come le onde dell'oceano, si propagano, lasciando le particelle attraverso le quali si muovono nel loro stato originale. Ricerche precedenti hanno dimostrato che i fononi hanno alcune caratteristiche comportamentali che ricordano le particelle, ecco perché sono state etichettate come quasiparticelle, e anche perché sono stati di interesse in così tante ricerche recenti. Gli scienziati sono interessati ai fononi perché possono fornire un ponte tra il mondo classico e il mondo quantistico. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno sviluppato un modo non solo per misurare i fononi mentre si propagano, ma mostra che è possibile controllarli, anche.
La tecnica prevedeva l'emissione di un impulso di luce blu verso quello che descrivono come un nanoraggio di silicio microfabbricato, una forma di cristallo optomeccanico. È stato progettato per vibrare in modi particolari quando viene colpito da un fotone. Quando la luce blu ha colpito il dispositivo, ha creato fononi. Hanno quindi sparato un impulso di luce rossa ai fononi per indurre un'interazione di scambio di stato. Questi fotoni sono stati quindi riflessi su un rivelatore di fotoni e successivamente analizzati utilizzando l'interferometria di Hanbury Brown e Twiss. I ricercatori hanno utilizzato lo stato dei fotoni per determinare lo stato non classico dei fononi nel dispositivo. Il team ha dimostrato che i singoli fononi che si muovono in un cristallo seguono le leggi della meccanica quantistica rispetto alla fisica classica.
I ricercatori sottolineano che a causa delle sue proprietà quantistiche e dell'uso della luce, la tecnica offre un possibile percorso verso l'utilizzo dei fononi come mezzo per memorizzare informazioni quantistiche del tipo che potrebbe essere necessario in un computer quantistico.
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