המדענים מאוניברסיטת אוקספורד גילו לראשונה את האינטראקציה הקוונטית ברמה הרביעית, פותחים אופקים חדשים למחקר על טבע היקום

פיצוץ קוונטי: נוצר לראשונה "הדחיסה הריבועית"

*מדענים באוקספורד גילו סוג חדש של אינטראקציה קוונטית שיכולה לשפר את דיוק חיישנים וסימולטורים.*

מה זה דחיסה במכניקה הקוונטית?
בפיזיקה הקלאסית ניתן למדוד בדיוק גם מיקום וגם מהירות של עצם. בעולם הקוונטי, זאת בלתי אפשרית – עקרון הבלתי-דייקנות של הגייזנברג מגביל את הידיעה המשותפת של קואורדינטת אלקטרון ומהירותו.

כאשר "מכווצים" אחת מהמימדים (למשל, מצמצמים את השגיאה במדידת מיקום), התפלגות ההסתברות משתנה: במקום מעגל היא הופכת לאליפסה. זה כבר מצב עדין יותר מהשימוש הקלאסי.

מה חדש שהציעו החוקרים?
הקבוצה באוקספורד הציגה לראשונה דחיסה ריבועית – אינטראקציה קוונטית מדרגה רביעית.

- בניגוד לדחיסה "רגילה" (דרגה שנייה), שכבר משמשת בחיישני גלים גרביטציוניים, הדחיסה הריבועית יוצרת התפלגות הסתברות בצורת מורכבת יותר: לא אליפסה, אלא "פרחים וחריצים".

- מצבים כאלה מאפשרים גילוי אותות אפילו חלשים יותר, פותחים את הדרך לחיישנים סופר-רגישים.

איך זה נעשה?
1. מערכת ניסויית – יון אחד שנצמד.
2. שתי כוחות לייזר ניתנים לשליטה (עם תדרים, שלבים ואמפлитודות שונים) מופעלים על היונים.
- כל כוח בפני עצמו גורם רק להשפעה ליניארית.
- האינטראקציה הלא-קומוטטיבית שלהם מייצרת פעולה קוונטית לא ליניארית מדרגה רביעית חזקה.
3. ניתן לשנות את פרמטרי הכוחות כך ש-"כבה" אפקטים בלתי רצויים ותפעיל את סוג הדחיסה הרצוי.

תוצאה: דחיסה ריבועית נוצרה יותר מ-100 פעמים מהר יותר מאשר בשיטות מסורתיות.

אישור ופוטנציאל
- מצבים קוונטיים של תנועה של היונים שוחזרו, מה שאישר את קיומם של צורות אופייניות למדרגות אינטראקציה שונות.
- כעת החוקרים מרחיבים את הגישה למערכות רב-מודליות ומיישמים אותה לפלטפורמות קוונטיות אחרות: מעגלים סופר-סולידיים, אטומים קרירים ועוד.
- השיטה כבר משמשת ליצירת מצבים דחוסים סופרפוזיציה ולדגם תיאוריה של כיילור רשתית.

מה זה אומר?
- סימולציה קוונטית מקבלת כלי חדש ליצירת מצבים קוונטיים מורכבים.
- חיישנים סופר-דיוקים יכולים להיות רגישים יותר, מה חשוב לצפיות גלים גרביטציוניים ומדידות מדויקות אחרות.
- היכולת לשלוט באינטראקציות מדרגה רביעית פותחת אופקים חדשים בחישובים קוונטיים.

לכן, הדחיסה הריבועית היא הצעד הראשון בשימוש ב"קוונטים כבדים" למטרות מעשיות שנראו בעבר בלתי נגישות.