Snapshot -teknik hjælper forskere med at høre kvanteverdenen

Når forskere undersøger meget små og hurtige genstande, ser de fysikkens love fungere vildt anderledes end i den daglige "normale størrelse" verden.

At observere disse kontraintuitive hændelser i større objekter har altid været svært, men University of Queensland fysikere - en del af et østrigsk/britisk forskerhold - har skabt en ny teknik til at gøre observation af kvantebevægelse meget lettere.

Opdagelsen kan hjælpe med at optage kvantefysik i nye teknologier-såsom ultrafølsomme bevægelsessensorer, der ligner dem i mobiltelefoner-som udnytter kvantebevægelsens usædvanlige egenskaber.

Dr Farid Shahandeh, der doktorerede ved UQ og nu er på Swansea University, sagde, at den nye teknik havde ligheder med at "lytte" til en violin ved at se på dens strenge.

"Når en musiker spiller en violin, hver streng vibrerer ved en bestemt frekvens for at skabe en bestemt lyd, og kombinationen eller 'superposition' af alle disse frekvenser skaber den musik, du hører, " han sagde.

"Hvis du ikke kan høre musikken, ligesom Beethoven i det sidste årti af sit liv, det er ekstremt svært at fatte, hvad der kun spilles ved at se buens slag.

"I kvantefysikken, vi er døve for lyden af ​​kvante-"violiner", men vores nye teknik bruger lys til at gøre det muligt at høre dem."

Forskere har gjort betydelige fremskridt med at spille kvanteinstrumenter, men det er notorisk svært at høre deres lyd og sørge for, at det er en melodi - ikke kun en enkelt frekvens.

Dr. Martin Ringbauer, en samarbejdspartner i Australian Research Council Center for Engineered Quantum Systems (EQUS) på UQ, sagde holdets nye tilgang lignede at tage snapshots af en violins bevægelige strenge.

"Andre metoder forsøger at udtrække hele kvantebevægelsen på én gang, men vores tilgang er at rekonstruere det fra en række øjebliksbilleder taget med en stærk lysstråle, "sagde Dr. Ringbauer, som er en UQ æresforskningsmedarbejder, og arbejder i øjeblikket på universitetet i Innsbruck.

"Kvantkviolinen producerer stadig lyd i følelsen af ​​vibrationer, selvom dette ville være for højt til at være hørbart.

"Det vigtige at forstå er, at du ikke kan spille denne violin med en normal bue:du skal bruge lys for at få strengene til at vibrere.

Dr Ringbauer sagde, at den fleksible nye teknik gjorde det muligt at observere kvantebevægelse i mange aktuelle forsøg, hvor andre metoder mislykkedes.

"Evnen til at observere og verificere kvanteegenskaberne ved mekaniske systemer er et afgørende skridt i udviklingen af ​​nye kvanteteknologier, " han sagde.

Forskerne offentliggjorde deres opdagelse et papir med titlen "Optomekanisk tilstandsrekonstruktion og ikke-klassisk verifikation ud over det opløste sidebåndsregime, "i Quantum .