我是斜杠青年，一個(gè)熱愛前沿科學(xué)的“雜食性”學(xué)者！

代爾夫特理工大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種將無線電波冷卻到量子基態(tài)的新方法。為此，他們使用了類似于所謂的激光冷卻技術(shù)的電路，該技術(shù)經(jīng)常用于冷卻原子樣品。該設(shè)備使用了研究人員最近開發(fā)的一種稱為光子壓力耦合的技術(shù)，預(yù)計(jì)該技術(shù)可用于檢測超弱磁共振（MRI）信號(hào)或量子傳感應(yīng)用，以幫助搜索暗物質(zhì)。結(jié)果已發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)步》上。

我們?nèi)粘Ｉ钪型ǔＳ龅降臒o線電波，例如我們在車?yán)锫牭臒o線電波或向家里的嬰兒監(jiān)視器發(fā)送信號(hào)的無線電波，是熱的：它們包含來自它們發(fā)射的東西的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的噪音，甚至在你用來聽它們的天線中。這就是當(dāng)你將車?yán)锏氖找魴C(jī)調(diào)到?jīng)]有廣播電臺(tái)的頻率時(shí)聽到靜電的原因之一。

冷卻波

減少這種噪音的一種方法是冷卻無線電波，例如將接收無線電波的天線冷卻到接近絕對零度的溫度。天線中的原子將不再像以前那樣晃動(dòng)，噪音也會(huì)降低。這實(shí)際上是在超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)中所做的，該計(jì)算機(jī)被冷卻到10 mK，以防止這些晃動(dòng)的原子在它們工作的GHz信號(hào)中產(chǎn)生噪聲。

然而，TU Delft的研究人員Ines Rodrigues表示，“一些應(yīng)用，如核磁共振、暗物質(zhì)檢測或射電天文學(xué)，對MHz頻率的超弱信號(hào)感興趣?！睂τ谶@些信號(hào)，冷卻到10 mK是不夠的。即使在這些極低的溫度下，原子在設(shè)備或天線中的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)也足以為無線電波信號(hào)增加噪音。為了消除剩余的噪音，必須進(jìn)一步冷卻無線電波。

耦合光子

在這項(xiàng)工作中，代爾夫特的研究人員找到了一種抵消晃動(dòng)原子噪聲的新方法。作者使用通常用于冷卻原子云的激光冷卻技術(shù)模擬電路，將設(shè)備中的無線電波信號(hào)冷卻到量子基態(tài)。TU Delft的組長Gary Steele表示，電路中剩余的主要噪聲只是由于量子波動(dòng)，量子力學(xué)預(yù)測的奇怪量子躍升的噪聲。Steele的團(tuán)隊(duì)專門使用超導(dǎo)量子電路進(jìn)行量子傳感。

該設(shè)備采用了最近開發(fā)的技術(shù)，作者稱之為光子壓力耦合。預(yù)計(jì)這種方法在檢測超弱磁共振（MRI）信號(hào)方面具有令人興奮的應(yīng)用；它可以用于許多涉及快速發(fā)展的量子計(jì)算領(lǐng)域的量子信息處理應(yīng)用。此外，它可以用于所謂的量子傳感應(yīng)用，并可以幫助尋找暗物質(zhì)，暗物質(zhì)是一種尚未檢測到的奇怪粒子，可以解釋引力和宇宙學(xué)中的開放式問題。

如果你喜歡前沿科學(xué)，關(guān)注我就是你最好的選擇！