Sirkuit Baru Mendeteksi Sinyal Radio Terlemah yang Diizinkan Oleh Mekanika Kuantum
- Fisikawan membangun sirkuit baru yang dapat mendeteksi langkah kuantum (foton) yang sangat kecil dalam sinyal frekuensi radio.
- Sirkuit kuantum baru ini dapat memiliki sejumlah aplikasi, mulai dari pencitraan resonansi magnetik nuklir hingga astronomi radio.
Deteksi medan elektromagnetik frekuensi radio yang lemah memainkan peran penting dalam beberapa bidang, termasuk pencitraan resonansi magnetik nuklir hingga astronomi radio.
Dalam optik kuantum, sinyal terlemah adalah foton tunggal. Sangat sulit untuk mendeteksi dan memanipulasi masing-masing foton pada frekuensi megahertz karena Anda tidak dapat menghentikan fluktuasi termal bahkan pada suhu kriogenik.
Sekarang, fisikawan di Delft University of Technology telah mengembangkan sistem yang memungkinkan pendeteksian seperti itu. Mereka telah membangun sirkuit kuantum untuk mendeteksi sinyal terlemah — foton atau energi kuanta — yang diizinkan oleh teori mekanika kuantum.
Langkah Kuantum Kecil
Dalam mekanika kuantum, energi datang dalam bentuk celah kecil yang dikenal sebagai 'kuanta'. Izinkan saya untuk menjelaskan ini dengan sebuah contoh:katakanlah Anda mendorong keranjang belanja. Sesuai dengan fisika klasik, jika Anda ingin melaju lebih cepat, Anda dapat mendorong kereta ekstra, memberikan lebih banyak energi dan lebih banyak kecepatan.
Namun, hukum mekanika kuantum sangat berbeda:Anda hanya dapat meningkatkan energi kereta satu 'langkah kuantum' pada satu waktu. 'Langkah kuantum' ini terlalu lemah untuk mendorong gerobak. Faktanya, hampir tidak ada perangkat untuk mendeteksi satu langkah kuantum secara akurat. Hal yang sama berlaku untuk gelombang radio.
Referensi:ScienceMag | doi:10.1126/science.aaw3101 | Universitas Teknologi Delft
Apa yang dibuat peneliti dalam penelitian ini sebenarnya dapat mendeteksi langkah-langkah kuantum kecil ini dalam sinyal frekuensi radio. Arsitektur elektrodinamika kuantum sirkuit baru memungkinkan pembacaan dan manipulasi resonator frekuensi radio pada tingkat kuantum.
Chip Quantum (1*1 cm) yang dikembangkan dalam penelitian ini | Sumber:TU Delft
Arsitektur ini juga dapat digunakan untuk menghubungkan rangkaian elektrodinamika kuantum dengan sistem fisik lain dalam rentang frekuensi megahertz, misalnya, osilator mekanik makroskopik atau sistem spin.
Interaksi Antara Gravitasi Kuantum dan Mekanika Kuantum
Tim bertujuan untuk mengambil mekanisme kuantum di luar aplikasi dalam penginderaan kuantum:mereka ingin menjelajahi gravitasi kuantum. Meskipun teori elektromagnetisme kuantum pertama kali dirumuskan pada tahun 1920-an, fisikawan belum dapat menemukan cara untuk memasukkan gravitasi ke dalam mekanika kuantum.
Para peneliti berencana untuk mendengarkan dan memanipulasi getaran kuantum objek besar, menggunakan radio kuantum. Mereka juga akan mencoba menggabungkan gravitasi kuantum dan mekanika dan melihat apa yang terjadi.
Baca:Ilmuwan Gunakan Komputer Quantum Untuk Membalikkan Waktu
Tentu saja, eksperimen semacam itu tidak akan mudah dilakukan, tetapi jika berhasil, mereka mungkin dapat menciptakan superposisi kuantum ruang-waktu itu sendiri, yang akan membutuhkan pemahaman yang baik tentang relativitas umum dan mekanika kuantum.
