خلاصه خبر:
محققان EPFL سوییس، توانستند در یک مطالعه بنیادی که به تازگی در Nature منتشر شده، پدیده‌های کوانتومی را در دمای اتاق کنترل کنند. آزمایش‌های مکانیک کوانتومی اغلب نیازمند دماهای نزدیک به صفر مطلق‌اند، اما این تیم با استفاده نوآورانه از یک سیستم اپتومکانیکی با نویز فوق‌العاده پایین و آینه‌های طراحی شده خاص، این مانع را پشت سر گذاشتند. این سیستم به آن‌ها اجازه داد تا به "نور چلانده" دست یابند؛ یک پدیده کوانتومی که در آن خواص نور، مانند شدت یا فاز آن، برای کاهش افت و خیز در یک متغیر به بهای افزایش تغییرات در متغیر دیگر، مطابق با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ دستکاری می‌شود. این تحقیق امکان مطالعه تأثیر نور بر اجسام متحرک را با دقت بالا فراهم می‌کند و می‌تواند به حسگری دقیق و سیستم‌های کوانتومی جدید منجر شود.
توضیحات تکمیلی:
محققان مدرسه فدرال پلی‌تکنیک لوزان (EPFL) در سوئیس، در مطالعه‌ای بنیادین منتشر شده در Nature، با نشان دادن کنترل پدیده‌های کوانتومی در دمای اتاق گام بزرگی در مکانیک کوانتومی برداشته‌اند. این کار پیشگامانه، به رهبری توبیاس جی. کیپنبرگ و نیلز یوهان انگلسن، پلی میان مدل‌های نظری کوانتومی و کاربردهای عملی ایجاد کرده و عرصه دست‌نیافتنی مکانیک کوانتومی را به فناوری‌های روزمره نزدیک‌تر کرده است.
به طور سنتی، مشاهده و دستکاری اثرات کوانتومی به دماهای نزدیک به صفر مطلق محدود شده‌اند، شرایطی که به شدت کاربردهای عملی فناوری‌های کوانتومی را محدود کرده‌است. با این حال، تحقیقات تیم EPFL این الگو را به چالش کشیده و با بهره‌گیری از یک سیستم اپتومکانیکی با نویز فوق‌العاده پایین در دمای اتاق، موانع عمده‌ای نظیر نویز حرارتی که تلاش‌ها برای بهره‌برداری از مکانیک کوانتومی در محیط‌های گرم‌تر را با مشکل مواجه کرده‌بود، پشت سر گذاشته‌اند.
این مطالعه، جزئیات آزمایشی نوآورانه‌ای را شرح داده است که شامل آینه‌های کاواک با الگوهای «فونونیک کریستالی» است، که نویز فرکانس کاواک را بیش از 700 برابر کاهش داده‌است. این آینه‌ها نقش کلیدی در به دام انداختن نور و تقویت ارتباط آن با یک نوسان‌ساز مکانیکی - یک دستگاه شبیه به درام 4 میلیمتری - ایفا می‌کنند که برای ایزوله‌سازی آن از نویز محیطی طراحی شده‌اند. این نوسان‌ساز، با بهره‌مندی از هدایت حرارتی بالا و یک ضریب کیفیت (Q) 180 میلیون، اجازه می‌دهد تا چگونگی تأثیر نور بر اشیاء متحرک را با دقت مطالعه و دستکاری کنند.
دستاورد کلیدی تحقیقات EPFL، نمایش چلاندگی نوری (Optical Squeezing) است، یک پدیده که در آن ویژگی‌های نور برای کاهش افت خیز در یک متغیر در حالی که تغییرات در متغیر دیگری افزایش می‌یابد، مطابق با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، دستکاری می‌شود. دستیابی به فشردگی نوری در دمای اتاق، یک نقطه عطف مهم است، که مشاهده و کنترل پدیده‌های کوانتومی در یک سیستم ماکروسکوپی را بدون نیاز به دمای خیلی پایین (کرایوژنیک) فراهم می‌سازد.
منابع:
Huang, G., Beccari, A., Engelsen, N.J. et al. Room-temperature quantum optomechanics using an ultralow noise cavity. Nature 626, 512–516 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06997-3
------------------------------------------------------------------------
https://scitechdaily.com/the-end-of-the-quantum-ice-age-room-temperature-breakthrough/
