Tímu vedcov sa v novej štúdii publikovanej v žurnále Nature Communications podarilo vymyslieť spôsob, ako prostredníctvom princípov kvantovej mechaniky nepriamo pozorovať objekty, respektíve ich sledovať bez toho, aby sa na ne pozerali. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Zvláštnosti kvantového sveta

V reálnom svete je na meranie objektov potrebný určitý druh interakcie, či už v podobe jednoduchého pozorovania alebo rôznych komplexných meraní. Vo svete kvantovej fyziky však existuje niekoľko výnimiek.

Najnovšie skupina fyzikov z Aalto univerzity vo Fínsku navrhla spôsob, ako pozorovať, respektíve vidieť mikrovlnné impulzy aj bez absorpcie či opätovného vyžiarenia akýchkoľvek svetelných vĺn. Ide tak o špeciálny prípad merania bez interakcie.

Pozorovanie aj bez fotónov

Ako píše portál InterestingEngineering, ak chceme pozorovať okolitý svet, je potrebné aby svetlocitlivé zrakové bunky – tyčinky a čapíky – absorbovali fotóny. Fyzici však už dlho špekulujú nad tým, že podobný jav je možné zopakovať aj bez fotoabsorpcie.

Kvantové zariadenie využívajúce transmóny. Mikko Raskinen/Aalto University

Ak by niečo také bolo možné, dokázali by sme potom študovať veci nepriamym spôsob a bez toho, aby sme ich „kontaminovali“ fotónmi a tým ovplyvnili systém pri pokuse o jeho pozorovanie.

Presne to sa podarilo fyzikom v novej štúdii, ktorí v rámci svojho experimentu namiesto fotónov využili transmóny, teda typy supravodivých qubitov (jednotka kvantovej informácie), ktoré majú zníženú citlivosť na rušenie – ide o relatívne veľké supravodivé obvody, ktoré ale stále vykazujú kvantové efekty. Tie využili na detekciu prítomnosti mikrovlnných impulzov, píše portál IFLScience.

„Meranie bez interakcie je základným kvantovým efektom, ktorým sa určuje prítomnosť fotosenzitivného objektu bez ireverzibilnej absorpcie fotónov,“ uvádzajú vedci. „Navrhujeme preto koncepciu koherentnej detekcie bez interakcie a demonštrujeme ju experimentálne prostredníctvom trojúrovňového supravodivého transmónového obvodu,“ dodávajú.

Inými slovami, vedci prišli so spôsobom, ako „vidieť“ mikrovlnný impulz bez toho, aby použili jediný fotón.

MPQ/Úprava redakcie

Vo výslednom kvantovom systéme dochádzalo ku kvantovej koherencii, teda schopnosti objektu existovať v dvoch samostatných stavoch súčasne, pričom v danom systéme boli detegované aj veľmi nízkoenergetické mikrovlnné impulzy.

Podľa vedcov ide o jasný príklad kvantovej výhody, vlastnosti kvantových zariadení riešiť rôzne problémy lepšie, ako konvenčné zariadenia. V budúcnosti by výsledky tohto experimentu mohli byť použité na rôzne kvantové výpočty, detekcie rušenia, distribúciu kryptografických kľúčov, či optické zobrazovanie.