Ученые взяли квантовые тайны под контроль: Прорыв EPFL в управлении механическими осцилляторами

Ученые из Швейцарского политехнического института в Лозанне (EPFL) совершили прорыв в технологии квантовых механических осцилляторов, создав оптимеханическую платформу, демонстрирующую ультранизкую квантовую декогеренцию и высокоточное квантовое управление.

Сверхпроводящий прорыв

Исследование основывается на разработке "конденсатора головки вакуумного разряда" (vacuum-gap drumhead capacitor), который привел к самому длительному времени жизни квантового состояния в механическом осцилляторе, открывая новые возможности в области квантовых вычислений и создания датчиков. Эти осцилляторы, соединенные с фотонами и охлажденные до квантового предела, открывают новые горизонты в квантовой физике.

Дилемма управления оптомеханическими системами

Для эффективного управления такими системами необходимо найти баланс между изоляцией осцилляторов от окружения (чтобы минимизировать потерю энергии) и их связыванием с другими физическими системами, такими как электромагнитные резонаторы.

Прорыв в EPFL: Ультранизкая квантовая декогеренция

Ключевым элементом стал конденсатор головки вакуумного разряда, который позволил существенно снизить механические потери, достигнув тепловой декогеренции всего 20 Гц, что эквивалентно времени жизни квантового состояния 7,7 миллисекунды – рекорд для механических осцилляторов.

Результаты и последствия

Эта работа позволила достичь поразительных 93% точности в управлении квантовым состоянием. Как отметил член исследовательской группы Шинго Коно: "Такой уровень контроля позволяет нам наблюдать свободное развитие механических сжатых состояний, сохраняя его квантовое поведение в течение расширенного периода 2 миллисекунд." Ультранизкая квантовая декогеренция делает платформу идеальным кандидатом для квантовых хранилищ.

Эта работа, опубликованная в журнале Nature Physics 10 августа, считается большим достижением и охватывает широкий круг вопросов в области квантовой физики, электротехники и механической инженерии.