Mikrokøleskabsforskning baner vejen for kvantesammenfiltring med store objekter

Et hold af internationale forskere, herunder forskere fra University of St. Andrews, har skabt et mikrokøleskab på størrelse med en blodcelle til at køle tilstødende objekter, som kunne have store anvendelser inden for kvanteteknologier.

Denne forskning, offentliggjort i tidsskriftet Optica , kunne hjælpe med at løse det langvarige åbne spørgsmål i fysik – hvorfor mystiske kvanteeffekter, der styrer atomers og molekylers adfærd, ikke ses i hverdagsskala.

Kvantemekanik beskriver opførsel af usædvanligt små objekter ved meget lave temperaturer. Blandt de bemærkelsesværdige virkninger af kvantemekanik er kvantesammenfiltring.

Benævnt af Einstein som "uhyggelig handling på afstand," denne effekt kobler skæbnen for adskilte objekter:at udføre en måling af et objekt fortæller dig øjeblikkeligt resultatet af den samme måling på det andet objekt, selvom det er usædvanligt langt væk. Dette er bag den nuværende indsats for at realisere kvantecomputere og kvantebaseret kryptering.

For at se sammenfiltring mellem to objekter skal de først være i kvanteregimet. Det betyder, at de skal være utrolig kolde - og jo større objektet er, jo koldere skal det være. Af denne grund er sammenfiltring kun nogensinde blevet påvist med usædvanligt små og kolde genstande, såsom små skyer af atomer eller molekyler. Sammenfiltring af hverdagsgenstande forbliver i science fiction-området.

Men i et vigtigt skridt hen imod dette mål har et internationalt hold af forskere fra Skotland, Australien, USA og Tjekkiet nu udviklet en måde, hvorpå to eller flere glasperler, hver på størrelse med et rødt blodlegeme, kan afkøles. til temperaturer, der er koldere end det ydre rums dybder.

For objekter af denne størrelse er hastigheden af ​​deres bevægelse relateret til deres temperatur, så at bremse en genstand ned afkøler den effektivt. Holdet brugte lasere til at afkøle en af ​​perlerne, som derefter fungerede som køleskab til en ekstra perle. De opnåede dette ved at bruge lysspredning mellem perlerne til at koble deres bevægelse. Reduktion af temperaturen i det laserkølede køleskab afkølede de andre perler til mindre end én grad over det absolutte nulpunkt – den koldeste temperatur, der kan opnås i universet og næsten 300 grader køligere end en varm dag.

Dr. Yoshihiko Arita, forsker ved universitetets School of Physics and Astronomy og den første forfatter til undersøgelsen, sagde:"Dette eksperiment viser en ny vej, hvormed vi kan afkøle to eller flere objekter. Det er spændende, at tilgangen er kompatibel med mange aktuelle eksperimenter på området, og det tilbyder en potentiel vej til at se sammenfiltring i objekter, der er på kanten af ​​det, vi kan se med det blotte øje."

Professor Kishan Dholakia fra School of Physics and Astronomy og University of Adelaide, som overvågede forskningen, sagde:"Leviterede partikler er klar til at tilbyde et paradigmeskifte for terrestrisk sansning af fundamentale kræfter og kvantefysik. De kunne endda føre til bord- topsensorer for gravitationsbølger. Dette arbejde vil inspirere forskere til at udforske fordelene ved flere partikler til en række undersøgelser i dette spirende område." + Udforsk yderligere

Gravitationsbølgespejleksperimenter kan udvikle sig til kvanteenheder