O descoperire din fizica cuantică ar putea schimba comunicațiile viitorului. Cercetătorii au creat un dispozitiv care generează „sunet cuantic”

O echipă de cercetători de la Universitatea McGill a făcut un pas important către dezvoltarea unei tehnologii care până de curând părea desprinsă din literatura SF. Oamenii de știință au reușit să construiască un dispozitiv cuantic capabil să producă și să controleze fononi, particule asociate vibrațiilor sonore la nivel atomic, o realizare care ar putea deschide drumul către așa-numitele lasere fononice.

Descoperirea ar putea avea aplicații în comunicațiile viitorului, în medicină și în dezvoltarea unor senzori mult mai sensibili decât cei existenți în prezent. Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Physical Review Letters, citată de Science Daily.

Cum funcționează dispozitivul care produce „sunet cuantic”

Noul dispozitiv folosește un cristal bidimensional extrem de subțire, în interiorul căruia electronii circulă printr-un canal cu o grosime de doar câțiva atomi.

Atunci când un curent electric îi accelerează la viteze foarte mari, electronii își eliberează surplusul de energie sub forma unor vibrații cuantice numite fononi. Spre deosebire de undele sonore obișnuite, acestea reprezintă excitații cuantice ale rețelei cristaline și pot fi controlate cu o precizie foarte mare.

Experimentele au fost realizate la temperaturi cuprinse între aproximativ 10 milikelvini și 3,9 kelvini, adică foarte aproape de zero absolut. În astfel de condiții extreme, comportamentul electronilor devine mult mai ordonat, iar efectele mecanicii cuantice pot fi observate mult mai ușor.

Potrivit cercetătorilor, una dintre cele mai importante concluzii este că electronii pot atinge temperaturi efective foarte ridicate chiar dacă materialul în care se află este răcit aproape de zero absolut. Acest comportament depășește limitele explicate de modelele teoretice actuale și sugerează că modul în care energia este transportată în materialele cuantice trebuie reevaluat.

Lasere fononice, comunicații mai rapide și noi aplicații medicale

Controlul precis al fononilor este considerat un pas esențial pentru dezvoltarea laserelor fononice, dispozitive care, în loc să emită lumină precum laserele convenționale, ar produce unde sonore cuantice extrem de bine controlate.

Vezi și:

Electronice fără baterii, din energie „care plutește” în jurul nostru. Efectul cuantic descoperit de cercetători

„Întoarcerea în timp” poate fi posibilă, dar nu ca în filme. Experimentul cu fotoni care i-a uimit pe fizicieni

Cercetătorii explică faptul că această tehnologie ar putea deveni utilă în situații în care lumina sau semnalele electrice nu sunt cea mai bună soluție. De exemplu, undele sonore se propagă eficient prin apă, ceea ce le-ar putea transforma într-o alternativă pentru anumite sisteme de comunicații subacvatice. De asemenea, în corpul uman, sunetul este deja folosit în numeroase proceduri medicale, iar o tehnologie bazată pe fononi controlați ar putea deschide noi posibilități pentru diagnostic și cercetare.

În etapa următoare, echipa intenționează să testeze dispozitivul folosind alte materiale avansate, inclusiv grafenul. Dacă rezultatele vor confirma așteptările, viitoarele versiuni ar putea funcționa la viteze și performanțe și mai ridicate.

Oamenii de știință cred că această direcție de cercetare ar putea contribui la dezvoltarea unor sisteme de comunicații mai rapide, a unor senzori cu sensibilitate superioară și a unor instrumente noi pentru studierea materialelor biologice și a fenomenelor cuantice.

Noutate pentru românii care merg cu mașina în Turcia. Ce se întâmplă la vamă dacă ai amenzi neplătite în Bulgaria