Az Oxfordi Egyetem tudósai először fedezték fel a negyedik rendű kvantuminterakciót, új horizontokat nyitva az Univerzum természetének kutatására

Kvantum áttörés: először hozták létre a „kvadrátkompressziót”

*Az Oxfordi tudósok új típusú kvantuminterakciót fedeztek fel, amely javíthatja a szenzorok és szimulátorok pontosságát.*

Mi az a kompresszió a kvantaműködésben?
A klasszikus fizikában pontosan mérhető egy tárgy helyzete és sebessége. A kvantumvilágban ez lehetetlen – Heisenberg bizonytalansági elve korlátozza az elektron koordinátájának és sebességének egyidejű ismeretét.

Amikor „kompressziót” alkalmazunk valamelyik mennyiségre (például a helyzetmérés pontosságát csökkentjük), a valószínűségeloszlás megváltozik: a kör helyett ellipszis lesz. Ez már finomabb állapot, mint a klasszikus esetben.

Mi az újdonság a kutatók javaslata szerint?
Az Oxfordi csoport először demonstrálta a kvadrátkompressziót – egy negyedik rendű kvantuminterakciót.

- A „normális” (másodrendű) kompresszióhoz képest, amelyet már használnak gravitációs hullámdetektorokban, a kvadrátkompresszió bonyolultabb alakú valószínűségeloszlásokat hoz létre: nem ellipszis, hanem „virágzsákok és csóvák”.

- Ezek az állapotok lehetővé teszik még gyengébb jelek felfedezését, nyitva a szuperérzékeny szenzorok útját.

Hogyan valósították meg?
1. Az kísérleti rendszer egy rögzített ion.
2. Két irányítható lasererő (különböző frekvenciákkal, fázisokkal és amplitúdókkal) hat a ionra.
- Minden erő önmagában csak lineáris hatást vált ki.
- Az erők nemkommutáló kölcsönhatása erős, negyedik rendű kvantum-nelineáris hatást eredményez.
3. Az erők paramétereit úgy lehet módosítani, hogy „kikapcsolják” a nem kívánt hatásokat és aktiválják a kívánt kompressziót.

Eredmény: a kvadrátkompresszió több mint 100-szor gyorsabban generálódott, mint a hagyományos módszerekkel.

Megerősítés és kilátások
- Az ion mozgásának kvantumállapotait rekonstruálták, ami megerősítette a különböző rendű kölcsönhatások jellegzetes alakjainak jelenlétét.
- Most a kutatók kiterjesztik a megközelítést többmódú rendszerekre és alkalmazzák más kvantumszabványokra: szupervezető áramkörökre, hideg atomokra stb.
- A módszer már használatos szuperpozíciós kompresszált állapotok generálására és rácsos kalibrációs elméletek modellezésére.

Mit jelent ez?
- A kvantumszimuláció új eszközt kap a bonyolult kvantumállapotok létrehozásához.
- Szuperpontosságú szenzorok érzékenyebbek lehetnek, ami fontos a gravitációs hullámfigyeléshez és más nagy pontosságú mérésekhez.
- A negyedik rendű kölcsönhatások kontrollálása új horizontokat nyit a kvantumszámításban.

Így a kvadrátkompresszió az első lépés a „súlyos” kvantuminterakciók gyakorlati felhasználásához, amelyeket korábban elérhetetlennek gondoltak.