Исследователи добрались до квантового предела при помощи крошечного наноустройства

Если вы пробуете настроиться на радиостанцию, передатчик которой находится весьма на большом растоянии, то сигнал данной радиостанции, в большинстве случаев, искажается шумами. Шум появляется в следствии работы электронных схем, каковые пробуют максимально усилить не сильный сигнал чтобы иметь возможность детектировать несомую им звуковую данные.

В соответствии с законам физики и квантовой механики, любое усиление сигнала додаёт в него некий уровень шумов, и в первой половине 80-х годов прошлого века американский физик Карлтон Кэйвс (Carlton Caves) теоретически доказал, из-за принципа неопределенности Гейзенберга при большом усилении к сигналу добавляются квантовые шумы, составляющие по крайней мере половину его энергетического спектра. Данный вид шумов не играется особенной роли в радиосигналах, применяемых в отечественной повседневной жизни.

Но он оказывает огромное влияние на работу измерительных устройств, применяемых в разных исследованиях и научных экспериментах. Как раз исходя из этого ученые уже давно пробовали создать малошумящие усилители, параметры которых приближаются к теоретическому пределу Карлтона Кэйвса.

Успеха в деле создания малошумящего усилителя удалось добиться исследователям из университета Аальто и университета Йювяскюля, Финляндия. Они создали новый способ точного измерения параметров микроволновых сигналов, что возможно использован в разработках обработки квантовой информации, для действенного преобразования сигналов разного диапазона, начиная от микроволнового и заканчивая оптическим, и многого другого.

«Квантовый предел усилителя есть ответственным параметром при измерении не сильный квантовых сигналов, применяемых в разработках квантовых вычислений либо в опытах по изучениям квантовой механики» – говорит доктор наук Мика Силланпаа (Professor Mika Sillanpaa), – «Так как паразитный шум есть причиной, ограничивающим величину сигнала, что возможно измерен с приемлемой погрешностью».

До последнего времени усилителем, параметры которого были максимально приближены к квантовому пределу, был полностью электронный усилитель на сверхпроводящих туннельных переходах, созданный еще в 1980-х годах, но эта разработка владеет целым рядом значительных недочётов. Новый усилитель выстроен на базе наномеханического резонатора, вибрирующей мембраны и двумя сверхпроводящими сопутствующими квантовыми схемами.

Измерения параметров сигналов, произведенные при помощи регистрации трансформаций частоты колебаний наномеханического резонатора, имеют самую высокую точность на сегодня. Наряду с этим, данное устройство разрешает выполнить преобразование частоты квантового сигнала, в один момент усиливая его с большим коэффициентом.

«Такое устройство разрешит передавать данные от сверхпроводящих квантовых битов, кубитов, так называемым подвешенным кубитами», делая преобразование сигнала из микроволнового диапазона в оптический и напротив« – говорит доктор наук Теро Хейккила (Tero Heikkila), – Так же измерения сигналов и наш метод усиления отыщет использование в области квантового шифрования данных и во многих вторых областях, где требуется обработка очень не сильный сигналов».

Случайные записи:

• Российские компании и университеты примут участие во 2-й европейской конференции и выставке graphene’2012
• Магнитный «сэндвич» с нано прослойкой из серебра существенно повышает чувствительность магнитных датчиков

Week 9, continued

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Ученые смоделировали 45-кубитную квантовую вычислительную систему при помощи одного из самых мощных суперкомпьютеров

  Математическое моделирование есть единственным на сегодня методом изучения функционирования квантовых вычислительных совокупностей. Но, из-за высокой…

• Компания hypersciences планирует добраться до источника геотермальной энергии при помощи огромной пушки

  Фактически всем как мы знаем, что в нескольких тысячах метров ниже поверхности Почвы находится громадный «океан» тепловой энергии. И чтобы добраться и…

• Как квантовая физика меняет мир

  Квантовая физика трудится с изучением поведения самых мелких вещей в отечественной Вселенной: субатомных частиц. Это довольно новая наука, только в…

• Квантовая связь: дальность растёт

  Русские исследователи разработалипринципиально новую совокупность квантовой связи для защищенного обмена данными на громадное расстояние. Исследователи…