Novom kvantnom tehnikom stvari možemo "vidjeti" i bez "gledanja"

Protokol finskih znanstvenika omogućuje učinkovitu detekciju čak i mikrovalnih impulsa vrlo niske snage

Mladen Smrekar četvrtak, 29. prosinca 2022. u 11:21
Kvantni istraživači sa Sveučilišta Aalto koriste kvantnu koherenciju za otkrivanje objekata
Kvantni istraživači sa Sveučilišta Aalto koriste kvantnu koherenciju za otkrivanje objekata

Stvari "vidimo" putem složene interakcije svjetlosnih fotona unutar specijaliziranih stanica u mrežnici naših očiju. Međutim, neki znanstvenici nagađaju da bi se sličan fenomen mogao ponoviti i bez foto-apsorpcije ili bez svjetla. I doista, bilo bi idealno kad bismo stvari mogli proučavali neizravno, da ih pritom ne "kontaminiramo" svjetlosnim fotonima.

Testiranje bez interakcije

Čini se da je i to moguće otkako su finski znanstvenici osmislili revolucionarni način korištenja kvantne mehanike za neizravno "gledanje" objekata. Naime, na Sveučilištu Aalto pronašli su način testiranja bez interakcije. Oni su pritom koristili transmonske uređaje, relativno velike supravodljive krugove koji pokazuju kvantno ponašanje, kako bi pronašli mikrovalne impulse proizvedene konvencionalnim instrumentima.

Svoj su koncept prilagodili različitim eksperimentalnim alatima za supravodljive uređaje i pritom promijenili standardni protokol dodajući još jedan sloj "kvantnosti" koristeći višu razinu energije transmona. Zatim su kvantnu koherenciju dobivenog sustava od tri razine upotrijebili kao resurs, objašnjavaju istraživači u časopisu Nature Communications

Kvantne prednosti

Kvantna koherencija je sposobnost objekta da postoji u dva odvojena stanja istovremeno, što kvantna fizika dopušta. Nije odmah bilo jasno hoće li novi protokol funkcionirati jer je kvantna koherencija krhka i lako se uruši. Na iznenađenje tima, eksperimenti su pokazali znatno veću učinkovitost detekcije. Dapače, pomoću protokola učinkovito su  detektirani i mikrovalni impulsi vrlo niske snage.

Eksperiment je također pokazao novu metodu za korištenje kvantnih uređaja za postizanje kvantne prednosti no to će zahtijevati kvantna računala s brojnim kubitima.

Protučinjenična komunikacija

Optičko snimanje, detekcija šuma i distribucija kriptografskih ključeva samo su neki specijalizirani procesi u kojima su već korištena mjerenja bez interakcije temeljena na manje učinkovitim starijim metodama. Novi i poboljšani pristup može značajno povećati učinkovitost ovih procesa.

Shematski prikaz protokola
Shematski prikaz protokola

Finski istraživači trenutno eksperimentiraju i s drugim novim načinima obrade informacija poput protučinjeničnog kvantnog računanja (counterfactual quantum computing) koje uključuje komunikaciju bez razmjene fizičkih čestica i protučinjenične komunikacije (counterfactual communication) gdje se rezultat izračuna dobiva bez pokretanja računala.