Experimentos físicos quânticos explorando o movimento de corpos macroscópicos ou pesados sob forças gravitacionais requerem proteção contra qualquer ruído ambiental e detecção altamente eficiente.
Um sistema ideal é um espelho altamente refletor cujo movimento é detectado por luz monocromática, que é detectada fotoeletricamente com alta eficiência quântica. Um experimento optomecânico quântico é alcançado se as incertezas quânticas da luz e do movimento do espelho influenciarem umas às outras, levando à observação do emaranhamento entre os graus de liberdade ópticos e de movimento.
Na AVS Quantum Science, pesquisadores da Universidade de Hamburgo, na Alemanha, revisam pesquisas sobre detectores de ondas gravitacionais como um exemplo histórico de tecnologias quânticas e examinam as pesquisas fundamentais sobre a conexão entre a física quântica e a gravidade. A astronomia de ondas gravitacionais requer sensibilidades sem precedentes para medir as pequenas oscilações do espaço-tempo em frequências de banda de áudio e abaixo.
A equipe examinou experimentos recentes de ondas gravitacionais, mostrando que é possível proteger objetos grandes, como um espelho de vidro de quartzo de 40 quilos que reflete 200 quilowatts de luz laser, de fortes influências do ambiente térmico e sísmico para permitir que eles evoluam como um quantum. objeto.
“O espelho percebe apenas a luz, e a luz apenas o espelho. O ambiente basicamente não está lá para os dois”, disse o autor Roman Schnabel. “Sua evolução conjunta é descrita pela equação de Schrödinger.”
Essa dissociação do ambiente, que é central para todas as tecnologias quânticas, incluindo o computador quântico, permite sensibilidades de medição que de outra forma seriam impossíveis.
A revisão dos pesquisadores cruza com o trabalho do ganhador do Prêmio Nobel Roger Penrose na exploração do comportamento quântico de objetos massivos. Penrose procurou entender melhor a conexão entre a física quântica e a gravidade, que permanece uma questão em aberto.
Penrose pensou em um experimento no qual a luz seria acoplada a um dispositivo mecânico por meio de pressão de radiação. Em sua revisão, os pesquisadores mostram que, embora essas questões fundamentais da física permaneçam não resolvidas, o acoplamento altamente blindado de dispositivos maciços que refletem a luz do laser está começando a melhorar a tecnologia dos sensores.
No futuro, os pesquisadores provavelmente explorarão ainda mais a dissociação dos detectores de ondas gravitacionais das influências do ambiente.
Mais amplamente falando, a dissociação de dispositivos quânticos de qualquer troca de energia térmica com o ambiente é fundamental. É necessário para dispositivos de medição quântica, bem como computadores quânticos.
Publicado em 16/03/2022 11h53
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