Il dispositivo utilizzato in questo lavoro. La struttura quadrata vicino al centro è il circuito superconduttore e il punto rosso al centro corrisponde al collegamento con il movimento della membrana. La struttura a nido d'ape viene utilizzata per isolare il movimento della membrana, che avviene principalmente nella posizione del punto rosso, dal telaio a cui è fissata. Credito:Niels Bohr Institute
I ricercatori del Niels Bohr Institute, Università di Copenaghen, hanno migliorato notevolmente il tempo di coerenza di una membrana quantistica precedentemente sviluppata. Il miglioramento amplierà l'usabilità della membrana per una varietà di scopi diversi. Con un tempo di coerenza di cento millisecondi, la membrana può ad esempio memorizzare informazioni quantistiche sensibili per un'ulteriore elaborazione in un computer o in una rete quantistica. Il risultato è stato ora pubblicato su Nature Communications .
Il tamburo quantico è ora collegato a un'unità di lettura
Come primo passo, il team di ricercatori ha combinato la membrana con un circuito a microonde superconduttore, che consente letture precise dalla membrana. Cioè, è diventato "collegato", come richiesto praticamente per qualsiasi applicazione. Con questo sviluppo, la membrana può essere collegata a vari altri dispositivi che elaborano o trasmettono informazioni quantistiche.
Raffreddamento del sistema di batteria quantistica per raggiungere lo stato fondamentale quantistico
Poiché la temperatura dell'ambiente determina il livello di forze casuali che disturbano la membrana, è imperativo raggiungere una temperatura sufficientemente bassa per evitare che lo stato di moto quantistico venga sbiadito. I ricercatori ottengono questo risultato per mezzo di un frigorifero a base di elio. Con l'aiuto del circuito a microonde, possono quindi controllare lo stato quantistico del movimento della membrana. Nel loro recente lavoro, i ricercatori potrebbero preparare la membrana nello stato fondamentale quantistico, il che significa che il suo movimento è dominato dalle fluttuazioni quantistiche. Lo stato fondamentale quantistico corrisponde a una temperatura effettiva di 0,00005 gradi sopra lo zero assoluto, che è -273,15 °C.
Le applicazioni per la membrana quantistica plug-in sono molte
Si potrebbe utilizzare una versione leggermente modificata di questo sistema in grado di percepire le forze sia delle microonde che dei segnali ottici per costruire un trasduttore quantistico dalle microonde all'ottica. Le informazioni quantistiche possono essere trasportate a temperatura ambiente in fibre ottiche per chilometri senza perturbazioni. D'altra parte, le informazioni vengono tipicamente elaborate all'interno di un'unità di raffreddamento, in grado di raggiungere temperature sufficientemente basse per il funzionamento di circuiti superconduttori come la membrana. Il collegamento di questi due sistemi, i circuiti superconduttori alle fibre ottiche, potrebbe quindi consentire la costruzione di un Internet quantistico:diversi computer quantistici collegati tra loro con fibre ottiche. Nessun computer ha uno spazio infinito, quindi la possibilità di distribuire capacità di calcolo ai computer quantistici collegati aumenterebbe notevolmente la capacità di risolvere problemi complicati.
La gravità, non ben compresa nella meccanica quantistica, ma cruciale, ora può essere esplorata
Il ruolo della gravità nel regime quantistico è una domanda fondamentale in fisica ancora senza risposta. Questo è ancora un altro luogo in cui l'elevato tempo di coerenza delle membrane qui dimostrato può essere applicato per lo studio. Un'ipotesi in quest'area è che la gravità abbia il potenziale per distruggere alcuni stati quantistici nel tempo. Con un dispositivo grande come la membrana, tali ipotesi potrebbero essere verificate in futuro. + Esplora ulteriormente
