Lytte til kvanteradio

Forskere ved Delft University of Technology har skabt et kvantekredsløb for at lytte til det svageste radiosignal, som kvantemekanik tillader. Dette nye kvantekredsløb åbner døren for mulige fremtidige anvendelser inden for områder som radioastronomi og medicin (MRI). Det gør det også muligt for eksperimenter at kaste lys over samspillet mellem kvantemekanik og tyngdekraft. Resultaterne er blevet offentliggjort i Videnskab .

Den sædvanlige løsning på et svagt radiosignal er at finde et større signal, for eksempel, ved at vælge en anden radiostation eller ved at flytte til den anden side af rummet. Imidlertid, m hvad hvis vi bare kunne lytte mere omhyggeligt?

Svage radiosignaler er ikke bare en udfordring for folk, der forsøger at finde deres foretrukne radiostation, men også til magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) scannere på hospitaler, såvel som for de teleskoper, forskerne bruger til at kigge ud i rummet. I et kvantespring inden for detektering af radiofrekvenser, forskere i gruppen af ​​Gary Steele i Delft demonstrerede påvisning af fotoner eller energikvanter, de svageste signaler tilladt af kvantemekanikkens teori.

Quantum chunks

En af kvantemekanikkens mærkelige forudsigelser er, at energi kommer i små små bidder kaldet kvante. Hvad betyder det? "Sig, at jeg skubber et barn på en gynge, "siger hovedforsker Mario Gely." I den klassiske fysikteori, hvis jeg vil have barnet til at gå lidt hurtigere, kan jeg give dem et lille skub, giver dem mere fart og mere energi. Kvantemekanik siger noget andet:Jeg kan kun øge barnets energi et 'kvantetrin' ad gangen. Det er ikke muligt at skubbe med halvdelen af ​​det beløb. "

For et barn i sving, disse kvantetrin er så små, at de er for små til at bemærke. Indtil for nylig, det samme gjaldt for radiobølger. Imidlertid, forskerholdet i Delft udviklede et kredsløb, der faktisk kan detektere disse bidder af energi i radiofrekvenssignaler, åbner muligheden for at registrere radiobølger på kvanteniveau.

Fra kvanteradio til kvantegravitation?

Ud over applikationer inden for kvantefølelse, gruppen i Delft er interesseret i at tage kvantemekanikken til næste niveau:masse. Mens teorien om kvanteelektromagnetisme blev udviklet for næsten 100 år siden, fysikere er stadig i tvivl om, hvordan tyngdekraften indpasses i kvantemekanikken.

"Ved hjælp af vores kvanteradio, vi vil prøve at lytte til og kontrollere kvantevibrationer af tunge genstande, og undersøge eksperimentelt, hvad der sker, når du blander kvantemekanik og tyngdekraft, " sagde Gely. "Sådanne eksperimenter er svære, men hvis det lykkes, ville vi være i stand til at teste, om vi kan lave en kvantesuperposition af rumtiden selv, et nyt koncept, der ville teste vores forståelse af både kvantemekanik og generel relativitet. "