23 grudnia, 2024

MSPStandard

Znajdź wszystkie najnowsze artykuły i oglądaj programy telewizyjne, reportaże i podcasty związane z Polską

Fizycy przewrócili kota Schrödingera na głowę

Fizycy przewrócili kota Schrödingera na głowę

Ilustracja koncepcyjna fal fizyki kwantowej

Naukowcy opracowali pionierską metodę wykonywania ułamkowej transformaty Fouriera impulsów optycznych z wykorzystaniem pamięci kwantowej. To wyjątkowe osiągnięcie polegało na przeprowadzeniu transformacji stanu „kota Schrödingera”, która ma potencjalne zastosowania w komunikacji i spektroskopii.

Naukowcy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego we współpracy z ekspertami z Centrum Kwantowych Technologii Optycznych QOT stworzyli innowacyjną technologię, która pozwala na wykonywanie ułamkowej transformaty Fouriera impulsów optycznych z wykorzystaniem pamięci kwantowej.

Osiągnięcie to jest unikatem na skalę światową, gdyż zespół jako pierwszy przedstawił eksperymentalne zastosowanie wspomnianej transformacji w tego typu układach. Wyniki badań opublikowano w prestiżowym czasopiśmie Listy z przeglądu fizycznego. W swojej pracy uczniowie przetestowali wdrożenie ułamkowej transformaty Fouriera przy użyciu podwójnego impulsu optycznego, znanego również jako warunek „kota Schrödingera”.

Widmo impulsów i rozkład czasu

Fale, podobnie jak światło, mają swoje charakterystyczne właściwości – czas trwania impulsu i jego częstotliwość (odpowiadającą w przypadku światła jego barwie). Okazuje się, że właściwości te są ze sobą powiązane poprzez proces zwany transformatą Fouriera, który umożliwia przejście od opisu fali w czasie do opisu jej widma w częstotliwościach.

Ułamkowa transformata Fouriera jest uogólnieniem transformaty Fouriera, które umożliwia częściowe przejście od opisu fali w czasie do opisu częstotliwości. Intuicyjnie można to rozumieć jako obrót rozkładu (np. funkcji toroidalnej czasu Wignera) badanego sygnału pod zadanym kątem w dziedzinie czas-częstotliwość.

Warszawscy studenci laboratorium trzymający koty

Studenci w laboratorium demonstrują rotację stanów kota Schrödingera. Żaden prawdziwy kot nie odniósł obrażeń podczas projektu. Źródło: S. Korzina i B. Neaulta z Uniwersytetu Warszawskiego

Transformacje tego typu okazują się wyjątkowo przydatne przy projektowaniu specjalnych filtrów widmowych i czasowych eliminujących szum oraz umożliwiają tworzenie algorytmów, które pozwalają wykorzystać kwantową naturę światła do dokładniejszego niż w przypadku metod konwencjonalnych rozróżniania impulsów o różnych częstotliwościach. Jest to szczególnie ważne w spektroskopii, która pomaga w badaniu właściwości chemicznych materii oraz w telekomunikacji, która wymaga przesyłania i przetwarzania informacji z dużą dokładnością i szybkością.

soczewki i transformata Fouriera?

Zwykła szklana soczewka jest w stanie skupić padającą na nią wiązkę światła monochromatycznego w przybliżeniu w jednym punkcie (ognisko). Zmiana kąta padania światła na obiektyw powoduje zmianę położenia ostrości. Pozwala to na konwersję kątów padania na pozycje, uzyskując analogię do transformaty Fouriera w przestrzeni kierunków i położeń. Klasyczne spektrografy oparte na siatkach dyfrakcyjnych wykorzystują ten efekt do przekształcania informacji o długości fali światła na pozycje, co pozwala nam rozróżnić linie widmowe.

Soczewki czasu i częstotliwości

Podobnie jak soczewka szklana, soczewki czasowo-częstotliwościowe umożliwiają przekształcenie czasu trwania impulsu na jego rozkład widmowy lub, w praktyce, wykonanie transformaty Fouriera w czasoprzestrzeni częstotliwościowej. Właściwy dobór mocy tych soczewek umożliwia wykonanie ułamkowej transformaty Fouriera. W przypadku impulsów optycznych działanie soczewek czasowych i częstotliwościowych odpowiada przyłożeniu do sygnału faz kwadratowych.

Do przetworzenia sygnału badacze wykorzystali pamięć kwantową – a dokładniej pamięć wyposażoną w możliwości kwantowego przetwarzania światła – opartą na chmurze atomów rubidu umieszczonych w pułapce magnetooptycznej. Atomy ochłodzono do temperatury kilkudziesięciu milionów stopni wyższej Zero absolutne. Pamięć umieszczana jest w zmiennym polu magnetycznym, co pozwala na przechowywanie składników o różnych częstotliwościach w różnych częściach chmury. Impuls poddano działaniu soczewki czasu podczas zapisu i odczytu oraz soczewki częstotliwości podczas przechowywania.

Urządzenie opracowane na Uniwersytecie Wisconsin pozwala na realizację takich soczewek w bardzo szerokim zakresie parametrów i w sposób programowalny. Podwójny impuls jest bardzo podatny na dekoherencję, dlatego często porównywany jest do słynnego kota Schrödingera – mikroskopijnej superpozycji bycia żywym i martwym, prawie niemożliwej do osiągnięcia eksperymentalnie. Jednak zespołowi udało się przeprowadzić precyzyjne operacje na tych delikatnych obudowach z podwójnym impulsem.

Publikacja powstała w wyniku prac w Laboratorium Kwantowych Urządzeń Optycznych i Laboratorium Pamięci Kwantowej w Centrum „Kwantowych Technologii Optycznych” przy udziale dwóch studentów studiów magisterskich: Stanisława Korziny i Marcina Jastrzębskiego, dwóch studentów studiów licencjackich Bartosza Neaulta i Jana Nowosielski i dr. Mateusz Maslanyk oraz kierownicy laboratorium dr Michał Barniak i profesor Wojciech Wasilewski. Za opisane wyniki Bartosz Neault otrzymał także nagrodę za prezentację grantu podczas niedawnej konferencji DAMOP w Spokane w stanie Waszyngton.

Przed bezpośrednim zastosowaniem w komunikacji metodę należy najpierw przypisać do innych długości fal i zakresów parametrów. Jednakże ułamkowa transformata Fouriera może mieć kluczowe znaczenie dla odbiorników optycznych we współczesnych sieciach, w tym w optycznych łączach satelitarnych. Kwantowy procesor światła opracowany na Uniwersytecie Wisconsin umożliwia znalezienie takich nowych protokołów i wydajne ich testowanie.

Literatura: „Eksperymentalna implementacja optycznej frakcyjnej transformaty Fouriera w dziedzinie czas-częstotliwość” autorstwa Bartosza Neaulta, Marcina Jastrzębskiego, Stanisława Korzyny, Jana Nowoselskiego, Wojciecha Wasilewskiego, Mateusza Mazilanica i Michała Barniaka, 12 czerwca 2023 r., Listy z przeglądu fizycznego.
doi: 10.1103/PhysRevLett.130.240801

Projekt „Kwantowe technologie optyczne” (MAB/2018/4) realizowany jest w ramach Programu Międzynarodowe Agendy Badawcze Fundacji Nauki Polskiej i współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego.

erochika hentai24x7.com soul calibur hentia
slave hentai comics hentaihug.com hentai black widow
malayalam sex video live bustyporn.info xxx images full hd
telugusexyvedios xkeezmovies.mobi sunnyleone sex vedios
渚まどか javwhores.mobi アナル av
score land youjizz.sex sudh desi romance mp3
shinrabansho hentai hentaionly.net fuetakishi hentai
bangladeshxvideo kokaporn.mobi tamil sex gril video
سكس الجيش الاسرائيلى video6tubes.com فيلم المغتصبون الامريكى
halik dec 11 pinoyteleseryehd.net tfc halik
tamanna real sex videos goindian.net teacher student xxx
مخزن السكس العربي gonzoxxx.pro سكس نسائي
xhamas sexindiantube.net xxxporndesi
الاباحية انبوب todayaraby.com حلمات بزاز
nepali sex vedio sexo-vids.com wap india