O premieră în fizică: lumina și sunetul, conectate la nivel cuantic

Fizicienii au făcut un pas important în lumea mecanicii cuantice, demonstrând o metodă inovatoare de conectare a luminii și sunetului la nivel cuantic. Cercetarea, realizată de Changlong Zhu, Claudiu Genes și Birgit Stiller de la Institutul Max Planck pentru Știința Luminii din Germania, introduce un nou concept numit entanglare optoacustică. Acest avans deschide calea către dispozitive cuantice mai robuste și mai rezistente la zgomotul extern.

Ce este entanglarea cuantică?

Entanglarea cuantică este un fenomen fascinant prin care două sau mai multe particule sunt conectate într-un mod atât de profund încât proprietățile lor rămân interdependente, indiferent de distanța dintre ele. Atunci când una dintre particule este măsurată, proprietățile celeilalte se modifică instantaneu pentru a păstra această conexiune.

În mod obișnuit, entanglarea a fost realizată între particule similare, cum ar fi fotonii (particule de lumină). Totuși, cercetătorii au explorat acum o abordare mai îndrăzneață, conectând o particulă de lumină (foton) cu un fonon, echivalentul cuantic al unei unde sonore.

Cum funcționează noul mecanism?

Echipa de cercetători a utilizat un proces denumit împrăștiere Brillouin pentru a realiza conexiunea între lumină și sunet. Acest proces implică interacțiunea dintre unde luminoase și vibrații sonore generate termic în materialele solide.

La câte zile libere are dreptul un angajat în cazul unui deces în familie. Ce prevede Codul Muncii 2025

Cum arăta în tinerețe Monica Tatoiu. Imagini nemaivăzute cu celebra femeie de afaceri

Prin impulsuri laser și unde acustice trimise într-un ghid de undă special conceput, cercetătorii au reușit să inducă acest tip de interacțiune. Deși fotonii și fononii au viteze și niveluri energetice complet diferite, tehnica folosită a reușit să creeze o conexiune puternică între aceste particule distincte.

Un aspect remarcabil al acestui sistem este faptul că funcționează la temperaturi mai ridicate decât abordările tradiționale de entanglare cuantică, eliminând astfel necesitatea echipamentelor criogenice costisitoare. Acest lucru simplifică semnificativ aplicabilitatea în lumea reală, arată un studiu publicat în Jurnals APS.

O reprezentare artistică a luminii laser conectate cu o undă acustică. (Foto: Alexandra Genes/MPL)

Aplicații și implicații viitoare

Noua descoperire are implicații importante în dezvoltarea tehnologiei cuantice. Sistemele de entanglare optoacustică pot duce la progrese semnificative în comunicațiile cuantice de mare viteză, în criptare și în computerele cuantice. De asemenea, acestea pot contribui la crearea unor metode mai precise de stocare a datelor și de teleportare cuantică.

Un alt avantaj major este rezistența acestui sistem la zgomotul extern, o problemă majoră în tehnologiile cuantice actuale. Acest lucru ar putea facilita utilizarea entanglării în medii mai puțin controlate, apropiind tehnologia cuantică de aplicațiile comerciale și industriale.

Concluzii și perspective

Deși cercetarea este încă în stadiu experimental, rezultatele sunt promițătoare. Fizicienii subliniază că sistemul propus funcționează pe o gamă largă de frecvențe optice și acustice, ceea ce îl face extrem de versatil. Această descoperire ar putea redefini limitele interacțiunii dintre particulele fundamentale și ar putea aduce noi perspective asupra graniței dintre lumea clasică și cea cuantică.

Astfel, conectarea luminii și sunetului la nivel cuantic nu doar că extinde înțelegerea noastră asupra universului, dar deschide și drumuri noi pentru tehnologiile viitorului.