Berita Terkini - “Saya mengambil getaran yang bagus. Dia memberi saya rangsangan. ”Si Kecil Anak Laki-laki tahu hit 1966 mereka adalah deskripsi sempurna untuk eksperimen fisika setengah abad kemudian. Para peneliti telah menemukan cara baru untuk mendeteksi fonon - unit kuantum untuk mengukur getaran. Metode baru ini mungkin berguna dalam berbagai aplikasi, mulai dari mengukur getaran kecil gelombang gravitasi dari miliaran tahun cahaya, hingga menggunakan getaran itu sendiri untuk menyimpan informasi bagi komputer kuantum.
Diamlah dan dengarkan
Setiap kali Anda menyalakan radio, gelombang suara menjalar di udara sebelum mengirimkan getaran manis ke gendang telinga Anda. Ketika fisikawan mempelajari getaran, dari jenis yang dapat didengar di telinga kita untuk jenis-jenis yang mentransfer panas melalui materi, mereka kadang-kadang mencirikan gelombang ini sebagai partikel yang disebut fonon, mirip dengan bagaimana gelombang cahaya dapat dicirikan sebagai partikel yang disebut foton. Namun, jumlah phonon yang dihasilkan oleh aktivitas sehari-hari, dari pesawat jet yang lepas landas ke pin yang jatuh, praktis tidak dapat dihitung. agenbandar66
Namun menghitung fonon berguna ketika hanya ada sejumlah kecil dari mereka, seperti ketika tabrakan jarak jauh dari lubang hitam mengirimkan riak kecil dalam ruang-waktu yang dapat menyebabkan getaran di Bumi. Para ilmuwan kini telah membuat mesin baru yang dapat menghitung sejumlah kecil fonon, yang dapat membantu para peneliti membangun instrumen ilmiah yang sangat sensitif dan bahkan perangkat penyimpanan informasi kuantum.
Dalam sebuah makalah yang diterbitkan musim gugur ini dalam jurnal Physical Review Letters, para peneliti menggambarkan sirkuit superkonduktor yang mereka ciptakan yang mampu menghitung sejumlah kecil fonon. Sirkuit, yang berisi pasangan elektron superkonduktor yang dapat bergerak tanpa hambatan, pada dasarnya dapat bekerja seperti alat pengukur desibel yang digunakan untuk mengukur suara kerumunan di dalam stadion, tetapi untuk mengukur getaran yang sangat kecil sebagai gantinya.
Di sinilah lirik Beach Boy datang - bukannya mendeteksi getaran dengan memonitor perubahan tekanan udara seperti pengukur desibel konvensional, getaran yang terdeteksi, atau fonon, akan memicu "eksitasi" di antara "bit" superkonduktor kuantum, juga dikenal sebagai "qubit," yang menyebabkan pergeseran dalam frekuensi rangkaian superkonduktor yang dapat dibaca secara elektronik.
Untuk menguji kreasi mereka, para peneliti menghubungkan sirkuit ke drummer yang bergetar jauh lebih kecil daripada penampang melintang dari satu rambut manusia. Perangkat mereka sangat sensitif sehingga bahkan ketika terisolasi dalam ruang hampa, getaran dari osilasi termal atomnya sendiri masih membanjiri itu. Setelah mendinginkan seluruh alat ke beberapa seperseratus derajat Celsius di atas nol mutlak, tim menunjukkan bahwa sirkuit ini mampu mengukur fonon dengan resolusi sekitar tujuh fonon.
"Anda bisa menggunakan teknik ini untuk mengukur semua jenis osilasi mekanik," kata Jeremie Viennot, seorang fisikawan dari Institut Bersama untuk Astrofisika Laboratorium di Boulder, Colorado, dan salah satu penulis makalah. "Pada prinsipnya, ide ini bahkan dapat berguna dalam konteks deteksi gelombang gravitasi." agenbandar66
Dari foton ke fonon
Selain mendengarkan getaran secara pasif, pengaturan tim juga dapat menyebabkan getaran, atau "meletakkan" fonon ke drumhead, dengan dasarnya menggunakan mekanisme yang sama tetapi secara terbalik. Kemampuan untuk secara esensial "membaca" dan "menulis" phonon dengan tingkat ketepatan ini mungkin suatu hari berguna untuk menyimpan informasi kuantum.
Menurut Yiwen Chu, fisikawan dari Universitas Yale yang tidak terlibat dalam penelitian, perangkat ini dapat berguna dalam resonator kuantum - sejenis perangkat yang dipertimbangkan untuk penyimpanan memori kuantum, dan mungkin lebih baik daripada desain saat ini yang menggunakan foton.
"Sebagai contoh, untuk resonator yang beroperasi pada frekuensi yang sama, resonator akustik dapat jauh lebih kompak daripada resonator optik dan itu hanya karena kecepatan suara jauh lebih lambat daripada kecepatan cahaya," kata Chu.
Chu juga mengerjakan sistem serupa yang menggunakan kristal safir yang beroperasi dengan mekanisme yang berbeda. Ini sensitif ke satu fonon tetapi menghancurkan fonon selama pengukuran. Dua pendekatan yang berbeda dapat saling melengkapi dalam aplikasi masa depan. Makalah Chu dan rekan-rekannya yang menjelaskan pendekatan kristal safir sedang menunggu publikasi dalam jurnal akademis pada saat penulisan, tetapi naskah draft tersedia di arXiv.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar