Kvanttrummide rütmisoolode pikkus tõusuteel
Toimetas Jaan-Juhan OidermaaUSA füüsikud on välja arendanud uue meetodi omadustelt pigem kvantmaailma kuuluva mõnekümne mikromeetrise läbimõõduga kvanttrummi jahutamiseks, mis võimaldab omakorda teadlastel valgust heita kvantvibratsiooni nähtuse telgitagustele, rajades omakorda teed nii kvantinformatsiooni talletamiseks, kui ka näiteks liikumisandurite konstrueerimiseks.   Kvantmehaanika kohaselt võivad objektid väga väikestel pikkustel käituda pigem lainete kui osakestena. Viimase veidrate tagajärgede hulgas on ka superpositsiooni saavutamine, millest järelduvalt võib osake korraga nii liikuda, kui ka paigal seista. Kuigi kvantmehaanika nähtusi igapäeva elus väga tihti ei kohta, pole mingit põhjust, miks need silmaga nähtavatele objektidele rakenduda ei võiks.   Peamiseks probleemiks on pigem see, et kord kvantseisundi saavutanud süsteemid on väga altid välistele mõjudele alluma. Üks viis kvantveidruste eluea pikendamiseks on süsteemi kuuluvate osakeste enda energia võimalikult väikesele tasemele viimine. Ideaalis peaks selle energia olema väiksem kui üks kvant ehk pelgalt üks energia ühik. Edukaimalt on ühe suurema objektina viidud kvantolekusse kvanttrumm – 15 mikromeetrise läbimõõdu ning 100 nanomeetri paksune alumiinium membraan, mis on ühendatud ülijuhtiva ehk peaaegu ilma takistuseta vooluringiga.   Esimest korda jõuti soovitud tulemuseni 2010. aastal, ent trummisoolo kestis siiski suhteliselt lühikest aega. USA Rahvusliku Standardite ja Tehnoloogia Instituudi (NIST) füüsikutel on aga läinud korda seda pikendada mõnesaja mikrosekundini. Mikrolaineid kasutades jahutasid nad trummi vähimale energiatasemele, nii et selle löökide arv sekundis ajaühikus nullile. Trummi löövate 7,5GHz sagedusega võnkuvate mikrolainete mõjul vibreerib kvanttrumm raadiosagedusel 11 MHz.   Teadlased kasutasid selleks teada tuntud tehnikatele suhteliselt sarnast lähenemist, ainult, et tüüpilise laserivalguse asemel jahutatakse trummi hoopis mikrolainete spektrisse kuuluvate valguslainetega. Samuti on võimalik kogu eksperimendi aparatuur kiiremate tulemuste jaoks juba alguses krüostaati ehk vedelat heeliumit kasutavasse jahutisse paigutada. See viib temperatuuri 20 mikrokelvinini. Sealt edasi rakendub mikrolaine jahutus röövides kvanttrummilt peaaegu kõik selle ülejäänud energia, jättes alles ainult 1/3 kvanti. Seega 2/3 ajast puudub trummil igasugune energia.   Teoreetiliselt saaks mõnesaja mikrosekundi vältel juba trummile salvestada ajutiselt kvantinformatsiooni, mida mikrolainete abil hiljem lugeda saaks. Kvantarvutuste ja arvutite jaoks oleks see väga praktiline lahendus. Veidi praktilisemal tasandil saab seadet juba kasutada liikumissensorina. Nimelt suudaks konstrueeritud aparatuur tajuda kvantsüsteemides juba väga väikesi muudatusi. Kuna trummi võnkumine on universaalsete omadustega, saab seda kerge vaevaga sellistesse kvantvõrkudesse sobitada.    Lisaks on suuremate kvantsüsteemide abil tunduvalt kergem kvantmehaanika seadustega paremini tutvuda. Ühel päeval võiks kvantomaduste järjest suurematele objektidele üle kandmise läbi öelda midagi ka kvantmehaanika ja gravitatsiooni vahelise seose kohta.   Töörühma uurimus ilmus 7. juulil ajakirjas Nature.   
