2:00 ص
فيزياء الكم
نظرًا لأن الأجسام الكمومية عرضة للبيئة المحيطة بها ، يمكن بسهولة إتلاف التماسك الكمومي والحالات الكمومية بسبب تأثير الإشارات الخارجية ، والتي يمكن أن تشمل الضوضاء الحرارية والإشارات المبعثرة في دائرة القياس. لقد حاول الباحثون بالتالي تطوير تقنيات لتمكين انتشار الإشارات غير المتبادلة ، والتي يمكن أن تساعد في منع الآثار غير المرغوب فيها للضوضاء الخلفية.
في دراسة حديثة ، اقترح أعضاء من مجموعة spintronics الديناميكية في جامعة مانيتوبا في كندا طريقة جديدة لإنتاج اقتران تبدد في أنظمة الكم الهجين. هذه التقنية ، المقدمة في ورقة نشرت في خطابات المراجعة الفيزيائية ، تتيح انتشار الإشارات غير المتبادلة مع نسبة عزل كبيرة وقابلية تحكم مرنة.
يقول يي بو وانغ ، باحث في مرحلة ما بعد الدكتوراة في جامعة مانيتوبا: "عملنا الأخير في مجال عدم التبادلية في مغناطيسات التجويف يرتكز على منطقة بحثية تجمع بين الإلكترونيات العظمية التجويفية ونظم الكم الهجين ، والتي تبشر ببناء منصات جديدة لمعالجة المعلومات الكمومية". المشاركة في الدراسة ، وقال Phys.org.
على مدار العقود القليلة الماضية ، استكشفت الدراسات في مجال تكنولوجيا الكم بشكل رئيسي آليات الاقتران المتماسك بين النظم الفرعية ، حيث أن آليات الاقتران التبددية لم يتم النظر فيها واستخدامها على نطاق واسع في أنظمة الكم الهجين. لكن في العام الماضي ، كشف نفس فريق الباحثين في جامعة مانيتوبا عن نوع جديد مثير للاهتمام من اقتران الفوتون المتباين.
وقال وانغ: "لقد أعطانا هذا الاكتشاف على الفور الكثير من الإلهام ، لأنه يمكن استخدام الاقتران التبادلي لكسر التماثل في انعكاس الوقت بسبب خصائصه التبادلية المتأصلة". "هذا دفعنا إلى إنشاء أنظمة تجمع بين تأثيرات اقتران التبدد ومتسقة لتحقيق خصائص غير متبادلة."
في دراستهم الجديدة ، شرع وانغ وزملاؤه في تطوير جهاز ذي عزلة عالية وفقدان إدخال منخفض في النظام الخطي ، حيث يمكن لهذه الخصائص أن تساعد في تطوير تقنيات المعلومات الكمومية. يحتوي الجهاز الذي قاموا بإنشائه على مكونين رئيسيين: دائرة ميكروويف مستوية الشكل ومستوى صغير من عقيق الإيتريوم (YIG).
"يعمل الجهاز لدينا بشكل متساوٍ مع الصمام الثنائي للميكروويف ، والذي يسمح بوجود الموجات الدقيقة في ترددات عمل معينة مصممة للانتشار في اتجاه واحد فقط ،" Jinwei Rao ، دكتوراه. طالب في جامعة مانيتوبا الذي شارك في الدراسة ، قال Phys.org. "تم تصميم دائرة الصليب المستوية بشكل خاص لدعم تشكيل الموجات الدائمة والسماح لموجات السفر بالتدفق فوقها."
من خلال وضع كرة YIG على رأس دائرة الموجات الدقيقة ، تمكن الباحثون من حث التفاعلات التعاونية بين الموجات المتنقلة ، والأمواج الواقفة ، واللفائف المغناطيسية. تسمح هذه التفاعلات بتأثير تأثيرات الاقتران المترابط والمتناسق مع مرور الوقت.
ولاحظ وانغ وراو وزملاؤهم أن المرحلة النسبية بين تأثيرات الاقتران هذه تعتمد على اتجاه الانتشار لإشارة الميكروويف المدخلة. ومن اللافت للنظر أنه في النظام المغنطيسي المغنطيسي الذي طوروه ، تُنتج إشارة الموجات الصغرية هذه عدم تبادلية وإخفاء أحادي الاتجاه.
طور الباحثون أيضًا نموذجًا بسيطًا يحدد الفيزياء العامة ويلتقطها وراء التداخل بين الاقتران المترابط والمتبدد. وجدوا أن هذا النموذج وصف بدقة الملاحظات التي تم جمعها على مجموعة واسعة من المعلمات.
أوضح وانغ قائلاً: "لقد تم وصف نموذجنا من قبل هاملتوني غير هريتمي حيث تكون قوة الاقتران بين إثارة الفوتون والإثارة ماجنون عددًا معقدًا". "يمثل الجزء الحقيقي من قوة الاقتران هذه تأثيرات اقتران متماسكة ، ويمثل الجزء التخيلي تأثيرات اقتران تبديدية."
يشير النموذج الذي اقترحه الباحثون إلى أن الاقتران المترابط يشبه إلى حد ما التفاعل بين البندول الميكانيكي المرتبط بالينابيع المرنة. من ناحية أخرى ، يشبه اقتران التباعد التفاعل بين البندول المتصلين بمتصاص الصدمات ، والذي يؤدي إلى احتكاك يؤدي بدوره إلى تبديد الطاقة.
في الجهاز غير المتبادل الذي ابتكره وانج وراو وزملاؤهم ، يتم وصف المرحلة النسبية بين آثار الاقتران المترابط والمتباعد على أنه مصطلح طور. يرتبط مصطلح المرحلة ارتباطًا وثيقًا بتكوين التحميل لإشارة الميكروويف المدخلة.
وقال وانغ "إن تأثيرات التداخل تتوافق دائمًا مع دور المصطلحات المتقاطعة". "كقاعدة عامة ، ينعكس تأثير التداخل بين A و B في المصطلح الرياضي لـ A مضروبًا في B ، والذي يمكن أن يأتي من مربع (A ± B). المصطلح العرضي للارتباطات المتماسكة والمشتتة الناشئة عن المربع يظهر مصطلح قوة الاقتران المعقدة في معامل النقل. "
هذه الدراسة هي من بين أول من أدخل طريقة لإنتاج اقتران تبدد في أنظمة مغناطيسات التجويف. باستخدام هذه الطريقة الجديدة ، تمكن الباحثون من تحقيق غيرالمعاملة بالمثل في نظام مزدوج ، بطريقة يمكن أيضًا توسيعها لتشمل أنظمة فعلية أخرى أو في نطاقات تردد مختلفة.
بما أن التفاعل بين الاقتران المترابط والمتبدد يُعتقد أنه ظاهرة شائعة إلى حد ما في الأنظمة المزدوجة ، فإن النهج الذي أدخله الباحثون يمكن أن يلهم المزيد من البحث في مجالات أخرى من الفيزياء. علاوة على ذلك ، على الرغم من أن الجهاز الذي طوروه بسيط للغاية ، إلا أنهم وجدوا أنه يحتوي على تأثيرات فيزياء جديدة وأنيقة.
وقال وانغ "قبل ذلك ، كان الاقتران المتماسك مجالًا ساخنًا للبحث ، على الرغم من أن الاقتران التبادلي قد درسه أيضًا بعض الفيزيائيين في مجالات محددة". "ومع ذلك ، فقد تمت دراسة هذه الأشكال من الاقتران بشكل عام بشكل مستقل ، حيث كان ينظر إليها على أنها تتحكم في قوانينها الفيزيائية الفريدة. لقد وجدنا أنه عندما يتم الجمع بين هذين الشكلين من الاقتران في نفس النظام ، يحدث رد فعل غير عادي ، مع تجربتنا بشكل منهجي لأول مرة الظواهر الفيزيائية غريبة التي تنشأ في نظام التجويفات المغناطيسية. "
يفتح العمل الأخير الذي قام به فريق الإلكترونيات الديناميكية في جامعة مانيتوبا طريقًا جديدًا لتطوير تكنولوجيا الكم ، من خلال تحديد ديناميكيات اقتران الفوتون - المغنطيسي التبادلي في أنظمة الكم الهجين. يمكن لديناميات الفيزياء غير التبادلية التي حددها نموذجها أن تبلغ في نهاية المطاف بتصميم أجهزة الميكروويف الوظيفية المختلفة مع العديد من التطبيقات الممكنة ، بما في ذلك العوازل ، والدوائر ، وأجهزة الاستشعار ، والمفاتيح.
"كخطوة أولى ، تركز مجموعتنا الآن على اختراع عازل ميكروويف صغير مصغر قد يتجاوز الأداء الفني للمنتجات المتاحة تجاريا" ، قال الدكتور كان مينغ هو ، رئيس مجموعة الإلكترونيات الحيوية في جامعة مانيتوبا ، قال Phys.org. "مثل هذا الجهاز مطلوب بشدة من قبل المجتمع الدولي الذي يقوم بتطوير تقنيات المعلومات الكمومية ، التي تستثمر فيها الحكومة الكندية ، إلى جانب الولايات المتحدة والمملكة المتحدة واليابان والصين ، بكثافة. المستقبل مشرق للغاية لمواصلة البحث في هذا المسار الجديد تجويف Spintronics. "
ليست هناك تعليقات: