Un grupo de investigación de la Universidad de Osaka ha logrado observar en el momento previsto la interferencia cuántica de dos fonones mediante el uso de dos iones de calcio fríos en trampas de iones, que confinan espacialmente las partículas cargadas.
Un fonón es una unidad de energía vibracional que surge de partículas oscilantes dentro de los cristales. Se han informado previamente experimentos de interferencia cuántica de dos partículas que usan dos fotones o átomos, pero el logro de este grupo es la primera observación del mundo que usa dos fonones.
Este grupo demostró que el fonón, una descripción mecánica cuántica de un movimiento vibratorio elemental en la materia, y el fotón, una partícula elemental de luz, comparten propiedades comunes. Los resultados de la investigación de este grupo contribuirán a la investigación del procesamiento de información cuántica, incluida la simulación cuánticausando fonones e investigación de interfaz cuántica.
Las trampas de iones son una técnica importante para lograr físicamente el procesamiento de información cuántica, incluido el cálculo cuántico, y la investigación sobre trampas de iones se está llevando a cabo en todo el mundo, con el Dr. David J. Wineland de los Estados Unidos, un experto líder en el campo, ganando el Premio Nobel de Física en 2012.
Para esta investigación, un equipo de la Universidad de Osaka dirigido por Shinji Urabe, Profesor Emérito, Kenji Toyoda, Profesor Asistente y Atsushi Noguchi actualmente en el Centro de Investigación de Ciencia y Tecnología Avanzadas, La Universidad de Tokio utilizó un láser para irradiar2 iones de calcio para eliminar por completo casi cualquier energía de movimiento de los iones. Después de esto, el equipo hizo que se formara un solo fonón en cada uno de los sitios de iones.
Dado que existe una interacción mutua entre los dos iones, esto hace que los fonones se muevan e interfieran entre sí. En el caso de las partículas clásicas, existe la posibilidad de que las partículas se detecten individualmente en cada uno de los sitios. Sin embargo, con los fonones, dado que los efectos de la interferencia de dos fonones eliminan la posibilidad de que cada partícula se detecte individualmente, se predijo que los dos fonones se detectarían simultáneamente en uno de los dos sitios iónicos.
A través de la experimentación, los dos fonones se detectaron de hecho en el mismo sitio, lo que confirma que la probabilidad de detección simultánea de los fonones en sitios de iones individuales es cercana a cero. Este fenómeno es un efecto de interferencia distintivo en partículas bosónicas como los fotones,partículas elementales de luz y fonones, el cuanto de energía vibracional; un fenómeno típico que indica características cuánticas.
Dado que este fenómeno solo se puede observar cuando las partículas cuánticas se han preparado adecuadamente simultáneamente, la tasa de éxito cuando se realiza con fotones es limitada. Sin embargo, con trampas de iones, se pueden crear fonones individuales con un alto nivel de control, lo que permite un éxitoobservación en un momento específico bajo demanda.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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