Редакция сайта ТАСС
МОСКВА, 14 ноября. /ТАСС/. Европейские физики обнаружили, что процесс замера квантовых характеристик частиц, используемых для отсчета времени в квантовых часах, порождает в 1 млрд раз больше шума, чем переключения между состояниями этих частиц. Это говорит о том, что улучшение эффективности работы измерительных систем резко повысит точность квантовых часов, сообщила пресс-служба Оксфордского университета.
"Результаты наших опытов указывают на то, что энтропия, возникающая в процессе считывания и усиления "тикания" часов, которая в прошлом по сути игнорировалась, на самом деле является самым важным и при этом фундаментальным источником энергетических издержек, связанных с квантовыми замерами времени. Нам необходимо понять, как сделать эти замеры более эффективными", - заявил научный сотрудник Оксфордского университета (Великобритания) Вивек Вадхия, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Ученые пришли к такому выводу при наблюдениях за работой экспериментальных квантовых часов, роль "маятника" в которых играл набор из двух квантовых точек, которые обменивались друг с другом одиночным электроном посредством квантового туннелирования этой частицы между объектами. Эти "прыжки" электрона можно отслеживать как при помощи датчиков тока, так и при помощи пучков электромагнитного излучения.
Европейские физики заинтересовались тем, как много энтропии - необратимого рассеяния энергии - порождают непосредственно сами перемещения электрона между квантовыми точками, а также попытки их зафиксировать при помощи измерительных приборов. Для получения этих сведений физики изготовили пары квантовых точек из материала на базе германия и кремния, охладили их до температуры, близкой к абсолютному нулю, и проследили за тем, как менялись температуры устройства на протяжении получаса без ведения замеров и при наблюдениях за его "тиканьем".
Проведенные учеными замеры показали, что каждое туннелирование электрона сопровождалось рассеиванием примерно 0,1 зептоджоуля энергии (10 в минус 22 степени джоуля), тогда как замеры сопровождались выделением около 100 млн зептоджоулей энергии, что почти в 1 млрд раз больше
По словам физиков, это говорит в пользу того, что течение времени в квантовых часах и в мире квантовых объектов в целом обусловлено в первую очередь замерами, а не переключениями между квантовыми состояниями объектов. Понимание этого, как считают Вадхия и его коллеги, поможет физикам создать более эффективные и точные квантовые часы, причем исследователи считают, что в будущем им удастся приспособить высокую "шумность" замеров для повышения точности работы этих приборов для отсчета времени.
Комментарии