Cercetatorii de la Universitatea de Tehnologie Chalmers sunt primii care arata folosirea sunetului pentru a comunica cu un atom artificial. Interactiunea dintre atomi si lumina este bine cunoscuta si a fost studiata in mod intensiv in domeniul opticii cuantice. Cu toate acestea, pentru a obtine acelasi tip de interactiune cu undele de sunet a fost o intreprindere mult mai provocatoare. Cercetatorii Chalmers au reusit sa cupleze unde cuantice unui atom artificial. Studiul a fost realizat in colaborare intre fizicienii experimentali si teoretici.
‘’ Am deschis o noua usa vorbind cu atomii si ascultandu-i ‘’, spune Per Delsing, sef al grupului experimental de cercetare. ” Obiectivul nostru pe termen lung este de a valorifica fizica cuantica, astfel incat sa putem beneficia de dreptul sau intern, de exemplu, in computere extrem de rapide. Facem acest lucru prin circuite electrice care se supun legilor cuantice, pe care le putem controla si studia “.
Un atom artificial este un exemplu de astfel de circuit electric cuantic. La fel ca un atom obisnuit, acesta poate fi incarcat cu energie care emite ulterior sub forma unei particule. Aceasta este, de obicei, o particula de lumina, dar atomul in experimentul Chalmers este in schimb conceput pentru a emite si absorbi energie sub forma de sunet.
” Conform teoriei, sunetul de la atomu este impartit in particule cuantice “, spune Martin Gustafsson, primul autor al articolului “.O astfel de particula este cel mai slab sunet ce poate fi detectat “.
Din moment ce sunetul se misca mult mai lent decat lumina, atomul acustic deschide noi posibilitati pentru preluarea controlului asupra fenomenelor cuantice.
” Din cauza vitezei lente a sunetului, vom avea timp pentru a controla particulele cuantice in timp ce calatoresc “, spune Martin Gustafsson “. Acest lucru este greu de realizat cu lumina, care se misca de 100.000 de ori mai rapid “.
Viteza redusa a sunetului implica, de asemenea, ca aceasta are o lungime de unda scurta in comparatie cu lumina. Un atom care interactioneaza cu unde de lumina este intotdeauna mult mai mic decat lungimea de unda. Cu toate acestea, in comparatie cu lungimea de unda a sunetului, atomul poate fi mult mai mare, ceea ce inseamna ca proprietatile sale pot fi controlate mai bine. De exemplu, se poate proiecta ca atomul sa se cupleze numai la anumite frecvente acustice sau se face interactiunea cu sunetul extrem de puternic.
Frecventa folosita in experiment este de 4,8 GHz, aproapiata de frecventele microundelor comune in retelele moderne fara fir. In termeni muzicali, acest lucru corespunde aproximativ la un D28, aproximativ 20 de octave mai sus de cea mai mare nota a unui pian.
La frecvente atat de inalte, lungimea de unda a sunetului devine suficient de scurta pentru a putea fi ghidata de-a lungul suprafetei unui microcip. Pe acelasi cip, cercetatorii au plasat un atom artificial, care are 0,01 milimetri lungime si este facut dintr-un material supraconductor.
