• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Urzeczywistniając marzenia Einsteina - francuscy naukowcy dokonują kwantowego przełomu

    12.09.2011. 16:26
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Zespół finansowanych ze środków unijnych naukowców po raz pierwszy przeprowadził z powodzeniem doświadczenie stałej stabilizacji stanu kwantowego - coś o czym marzył sam Albert Einstein.

    Wszystkim znane są słowa Einsteina, który oświadczył, że chce spułapkować foton w skrzynce przez około jedną sekundę, a teraz zespołowi francuskich naukowców udało się posunąć o jeden krok dalej i utrzymać stałą liczbę fotonów w wysokiej jakości wnęce mikrofalowej w sposób stały - jak to opisują w nowym raporcie z badań opublikowanym w czasopiśmie Nature.

    Badania prowadzone przez naukowców z Laboratoire Kastler Brossel w Paryżu otrzymały dofinansowanie w ramach projektu AQUTE (Atomowe technologie kwantowe), który uzyskał wsparcie w wysokości 5.300.000 EUR z tematu "Technologie informacyjne i komunikacyjne" Siódmego Programu Ramowego (7PR) Komisji Europejskiej.

    Ponadto naukowiec pracujący nad projektem, Serge Haroche z Centre National de la Recherche Scientifique, otrzymał 2,5 mln EUR dofinansowania w postaci grantu dla doświadczonych naukowców Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN). Dofinansowanie to stanowiło element projektu DECLIC (Badanie dekoherencji światła we wnękach).

    Opierając się na przełomie, jakiego dokonali cztery lata temu, kiedy obserwowali setki razy jeden i ten sam foton mikrofalowy spułapkowany w skrzynce, w ramach tych badań naukowcy ustabilizowali konkretną liczbę fotonów w "skrzynce fotonowej" - wnęce utworzonej z dwóch luster nadprzewodnikowych. Po raz pierwszy przeprowadzono pełne doświadczenie stabilizacji kwantowej.

    Zwykle foton - podstawową jednostkę światła - można zaobserwować jedynie podczas znikania. Oko absorbuje fotony, niszczy je i przekłada informacje, której są nośnikiem w trakcie ich zapisywania.

    Stabilizacje odgrywają ogromną rolę w naszym codziennym życiu, gdyż zapewniają funkcjonowanie wielu systemów, które nas otaczają, takich jak piekarnik, gdzie temperatura ogrzewania zależy od nastawionej wartości. Dopóki nie zostanie osiągnięta żądana temperatura piekarnik będzie się nagrzewać a następnie utrzymywać swój stan zgodnie ze wskazaniami termostatu.

    Nadrzędnym celem projektu DECLIC jest poznanie przejścia od urządzeń kwantowych do klasycznych. Informacje kwantowe rozwijają się, by budować rozległe systemy kwantowe na potrzeby zadań w komunikacji i informatyce, które są poza zasięgiem klasycznych urządzeń, niemniej pozostają pytania dotyczące tego, czy może istnieć inny mechanizm odpowiedzialny za znikanie superpozycji stanów w skali makroskopowej, obok dekoherencji indukowanej przez środowisko.

    Projekt DECLIC, który będzie realizowany do 2015 r., ma badać dynamikę pól spułapkowanych we wnękach i analizować ich dekohrenecję z różnych perspektyw. Wprowadzi nowe sposoby generowania nieklasycznych stanów z dużą liczbą fotonów składowanych w jednej wnęce lub nielokalnie podzielonych między dwie.

    Głównym celem projektu AQUTE jest opracowanie technologii kwantowych opartych na systemach atomowych, molekularnych i optycznych (AMO) na potrzeby skalowalnej informatyki kwantowej i technologii bazujących na splątaniu, takich jak metrologia czy odczyt fizyczny.

    Ponadto naukowcy zajmujący się różnymi projektami dofinansowywanymi w ramach programu AQUTE dążą do ustanowienia i wykorzystywania nowych powiązań interdyscyplinarnych wynikających z fizyki AMO oraz koncepcji i eksperymentalnych środowisk układów stanu stałego, aby zacieśnić interdyscyplinarne relacje na styku informatyki kwantowej i innych obszarów fizyki. W projekcie AQUTE, który będzie realizowany do 2013 r., biorą udział naukowcy z Australii, Austrii, Danii, Francji, Hiszpanii, Niemiec, Singapuru, Szwajcarii, USA, Wlk. Brytanii i Włoch.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Europejska Rada ds. Badań Naukowych (ERBN, ang. European Research Council, ERC) – niezależna instytucja mająca na celu wspieranie wysokiej jakości badań naukowych poprzez wspieranie najlepszych naukowców, inżynierów i pracowników akademickich, niezależnie od dziedziny badań. Działa w ramach siódmego programu ramowego Unii Europejskiej w dziedzinie badań naukowych. Ustanowiona w lutym 2007 roku na mocy decyzji Rady 2006/972/WE (Dz. Urz. UE L 400 z 19.12.2006). Ajnsztajn (einstein, E) – jednostka liczności fotonów. Jeden ajnsztajn zawiera 6,02214179(30) · 10 (liczba Avogadra) fotonów, a więc jeden ich mol. Ponieważ energia niesiona przez fotony zależy od ich częstotliwości (E = h · ν), energię oraz irradiancję fotonów o znanej liczności wyrażonej w ajnsztajnach można obliczyć jedynie w przypadku światła monochromatycznego, o stałej długości fali. Światło niesione przez promieniowanie słoneczne składa się z fotonów o różnych długościach i częstotliwościach, więc liczność jego kwantów nie jest miarą irradiancji. Harald Weinfurter (ur. 14 maja 1960 w Steyr) – profesor fizyki w Uniwersytetecie Ludwiga Maximiliana (niem. Ludwig-Maximilians-Universität München, LMU, Uniwersytet Monachijski). Specjalista w dziedzinie eksperymentów dotyczących podstaw mechaniki kwantowej, a w szczególności: kwantowej interferometrii ze skorelowanymi fotonami, kwantowego splątania, nierówności Bella, kwantowej komunikacji i przetwarzania informacji, kwantowej kryptografii i metrologii.

    Instytut Technik Innowacyjnych EMAG jest instytutem badawczym zajmującym się kompleksowym opracowywaniem a także wdrażaniem nowoczesnych urządzeń, systemów oraz technologii. Realizator prac naukowych, badawczo-rozwojowych, konstrukcyjnych i ekspertyz w zakresie elektrotechniki, automatyki przemysłowej, telekomunikacji, systemów monitorowania i urządzeń bezpieczeństwa, systemów sterowania procesami, informatyki technicznej, sieciowych systemów informacyjnych, racjonalnego użytkowania paliw i energii oraz ochrony środowiska. Ofertę EMAG-u uzupełniają: badania specjalistyczne, atestacyjne i certyfikacyjne przeprowadzane w Centrum Badań i Certyfikacji (m.in. w unikatowej Pracowni Badań Kompatybilności Elektromagnetycznej) posiadającym akredytacje PCA, małoseryjna produkcja aparatury i urządzeń oraz usługi serwisowe. EMAG posiada własny ośrodek szkolenia oraz wydaje własne czasopismo naukowo-techniczne "Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa", poradniki, instrukcje i monografie. EMAG to lider wielu segmentów rynku - m.in. w zakresie aparatury i systemów bezpieczeństwa i monitorowania zagrożeń naturalnych, systemów automatyki kontroli parametrów jakościowych węgla. Misją i głównym celem Instytutu EMAG jest opracowywanie nowych innowacyjnych rozwiązań oraz doskonalenie istniejących urządzeń, technologii i systemów przyczyniających się do poprawy efektywności procesów produkcyjnych, wzrostu bezpieczeństwa pracy i jakości życia. Siedziba Instytutu Technik Innowacyjnych EMAG mieści się w Katowicach. Spektrometria promieniowania gamma polega na ilościowym badaniu widma energetycznego promieniowania gamma źródeł, bez względu na pochodzenie - tak ziemskich jak i kosmicznych. Promieniowanie gamma jest najbardziej energetycznym zakresem promieniowania elektromagnetycznego, będąc fizycznie tym samym promieniowaniem co np. promieniowanie rentgenowskie, światło widzialne, podczerwień, nadfiolet czy fale radiowe, różniącym się od tych form wyższą energią fotonów i odpowiadającą jej wyższą częstotliwością oraz mniejszą długością fali. (Z powodu wysokiej energii fotonów gamma są one na ogół liczone indywidualnie, natomiast fotony najniższych energii promieniowania elektromagnetycznego, jak np. fale radiowe są obserwowane jako fale elektromagnetyczne składające się z wielu fotonów o niskiej energii.) Podczas gdy licznik Geigera lub podobne urządzenie określa jedynie częstość zliczeń (tj. liczbę zarejestrowanych - oddziałujących z substancją czynną detektora - kwantów gamma na sekundę), spektrometr promieniowania gamma pozwala również wyznaczyć energie rejestrowanych przez detektor a emitowanych przez źródło fotonów gamma.

    Ultrazimne atomy – termin używany do opisania gazu atomów o temperaturach bliskich 0 kelwina (zera bezwzględnego). Za graniczną temperaturę poniżej, której układ nazywamy ultrazimnym przyjmuje się 1 mK, podczas gdy zimnym nazywamy gaz, którego temperatura jest mniejsza niż 1 K. Temperatury otrzymywanych powszechnie w laboratoriach ultrazimnych gazów atomów mieszczą się pomiędzy 1 μK a 1 nK (1 × 10 – 1 × 10 K), przy czym udało się również otrzymać gazy o temperaturach poniżej 500 pK (500 × 10K). W tak niskich temperaturach klasyczny opis gazów zawodzi, ponieważ zjawiska kwantowe zaczynają odgrywać dominującą rolę, a co za tym idzie, do poprawnego opisu badanych układów należy używać mechaniki kwantowej. Kwantowa natura w reżimie ultraniskich temperatur przejawia się m.in. występowaniem kondensacji Bosego-Einsteina w przypadku atomów bozonowych lub zdegenerowanych gazów Fermiego, kiedy atomy są fermionami. Gazy ultrazimnych atomów znalazły też zastosowania w optyce nieliniowej, dokładnych pomiarach kwantowych właściwości pojedynczych atomów, inżynierii stanów kwantowych, precyzyjnej spektroskopii i zegarach atomowych. RINGrid jest akronimem, który oznacza "Remote Instrumentation In Next-generation GRIDs" (ang. Zdalny dostęp do urządzeń naukowych w gridach następnej generacji). Prezentuje architekturę, która integruje urządzenia naukowe z e-Infrastrukturą. Projekt z jednej strony łączy obecny state-of-the-art oraz technologie najbliższej przyszłości, a z drugiej dostarcza koncepcyjny model architektury złożony z brakujących elementów wspartych przez środowisko gridowe. RINGrid jest projektem sponsorowanym przez Unię Europejską w ramach Szóstego Programu Ramowego pod numerem 031891.

    Efekt Ramana (zjawisko Ramana, rozpraszanie kombinacyjne, rozpraszanie ramanowskie) - nieelastyczne rozpraszanie fotonów przez substancje. Polega ono na tym, że przy rozproszeniu wiązki światła w widmie rozproszonym występują, obok fotonów o takiej samej energii (rozpraszanie Rayleigha) fotony (około 1 na 10) o zmienionej energii. Powoduje to powstanie w widmie, obok pasma Rayleigha o takiej samej częstotliwości jak światło padające, tak zwanych pasm stokesowskich i antystokesowskich o odpowiednio zmniejszonej i zwiększonej częstotliwości, symetrycznie położonych po obu stronach pasma Rayleigha. Są one na ogół około 1000 razy słabsze od pasma Rayleigha, a ich liczba i położenie zależy od budowy cząsteczek rozpraszających. Dielektryk Hopfielda – w mechanice kwantowej model dielektryka składającego się z kwantowych oscylatorów harmonicznych oddziałujących z modami kwantowego pola elektromagnetycznego. Oddziaływanie kolektywne modów polaryzacji ładunku ze wzbudzeniami próżni, fotonami prowadzi do zaburzenia liniowej relacji dyspersji fotonów oraz stałej dyspersji fal ładunku poprzez uniknięcie przecięcia między dwiema liniami dyspersji polarytonów. Podobnie do fononów akustycznych i optycznych daleko od rezonansu jedna galąź dyspersji zachowuje sie jak fotony a druga jak fale ładunku. Matematycznie dielektryk Hopfielda dla jednego modu wzbudzeń jest równowazny paczce Trojanskiej w przybliżeniu harmonicznym. Model Hopielda dielektryka przewiduje istnienie wiecznie związanych fotonów podobnych do promieniowania Hawkinga wewnątrz materii o gęstości proporcjonalnej do siły sprzężenia pomiędzy polem i materią.

    Bramki kwantowe – proste elementy wykonujące podstawowe obliczenia przeprowadzane przez algorytmy kwantowe. Bramki kwantowe stanowią podstawowe operacje realizowane przez komputery kwantowe i służą do przetwarzania informacji kwantowej. Bramki kwantowe na schematach obwodów kwantowych oznaczamy za pomocą ramek, a w obliczeniach stosujemy postać macierzy unitarnych.

    Census of Marine Life (Spis morskich form życia), w skrócie CoML – jeden z największych międzynarodowych projektów badawczych różnorodności i sposobu rozmieszczenia organizmów morskich, łączący 2700 naukowców z ponad 80 krajów świata. Celem badań prowadzonych w ramach programu było dostarczenie podstaw do opracowania polityki ochrony szczególnie wrażliwych obszarów morskich, wyznaczenia obszarów morskich wymagających ochrony oraz stworzenia globalnej sieci obszarów chronionych przed agresywnymi połowami. Program jest wspierany przez wiele organizacji rządowych związanych z nauką, środowiskiem i rybołówstwem, oraz przez prywatne fundacje i korporacje. Partnerami projektu są Encyclopedia of Life i National Geographic Society.

    Pre-umowa – termin występujący w regionalnych programach operacyjnych w ramach polityki spójności UE w latach 2007–2013. Jest to forma umowy stosowana w projektach unijnych znajdujących się w indykatywnych wykazach indywidualnych projektów kluczowych dla poszczególnych regionów. Pre-umowa jest zobowiązaniem beneficjenta do prawidłowego i terminowego przygotowania indywidualnego projektu kluczowego do realizacji w ramach regionalnego programu operacyjnego. Określa niezbędne warunki do spełnienia przez beneficjenta przed złożeniem przez niego wniosku o dofinansowanie dla indywidualnego projektu kluczowego. Artur Ekert (ur. 19 września 1961 we Wrocławiu) – fizyk prowadzący badania w zakresie podstaw mechaniki kwantowej oraz kwantowego przetwarzania informacji. Obecnie zajmuje on stanowiska profesora fizyki kwantowej na wydziale Matematyki Uniwersytetu Oksfordzkiego a także profesora honorowego Lee Kong Chian (Lee Kong Chian Centennial Professor) na Narodowym Uniwersytecie Singapuru oraz dyrektora Centrum Technologii Kwantowych działającego w ramach tego uniwersytetu.

    CORDIS (Community Research and Development Information Service), Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badań i Rozwoju jest bazą informacji na temat europejskiej działalności badawczo-rozwojowej. Stanowi oficjalne źródło informacji na potrzeby publikacji wszystkich zaproszeń do składania wniosków w ramach siódmego programu ramowego w dziedzinie badań i rozwoju technologicznego (7PR). CORDIS jest jednym z serwisów wydawnictwa Unii EuropejskiejUrzędu Oficjalnych Publikacji Wspólnot Europejskich. Wymuszone rozpraszanie Comptona jest to zjawisko polegające na zderzeniu fotonu z elektronem w obecności wiązki fotonów, która wymusza stan końcowy fotonu, a z uwagi na zasady zachowania pędu i energii - także elektronu. W wyniku tego zjawiska wymuszająca wiązka fotonów ulega wzmocnieniu, ponieważ pojawia się w niej jeden foton więcej. Za doświadczalne potwierdzenie tego zjawiska uważa się zaobserwowanie tzw. efektu Kapitzy-Diraca, aczkolwiek istnieją pewne wątpliwości, czy aby na pewno udało się ten efekt zaobserwować.

    Dodano: 12.09.2011. 16:26  


    Najnowsze