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Controllo dei fononi con fotoni di luce

02.10.2017

Un gruppo di ricercatori dell'Università di Vienna, Austria, e della Delft University of Technology, Paesi Bassi, hanno sviluppato un nuovo metodo che consente di misurare e controllare determinati parametri dei quanti di vibrazione sonora, i fononi, utilizzando fotoni luminosi. Questo metodo può diventare la base per nuovi tipi di dispositivi di archiviazione ed elaborazione delle informazioni, sulla base dei quali verranno costruiti computer quantistici e sistemi di comunicazione.

Gli scienziati hanno notato da tempo che i fononi mostrano un comportamento simile a quello delle particelle, motivo per cui sono stati classificati come quasiparticelle. Inoltre, la natura immateriale dei fononi permette di usarli come ponte tra il mondo della fisica classica e il mondo quantistico. Ma per poter utilizzare i fononi per questo scopo, è necessario essere in grado non solo di ottenerli, ma anche di misurare e controllare i loro parametri, che sono responsabili del loro stato quantistico.

Il nuovo metodo sviluppato dagli scienziati si basa su impulsi di luce blu ad alta energia, che illuminano il cosiddetto cristallo optomeccanico di silicio, che ha una certa forma. Sotto l'influenza dell'energia dei fotoni di luce blu, il cristallo inizia a vibrare in modo speciale e nel suo mezzo compaiono i fononi. E per interagire con questi fononi, gli scienziati usano impulsi di luce rossa a bassa energia. I fotoni a luce rossa interagiscono con i fononi senza alterare il loro stato quantistico, alcuni di essi vengono riflessi e catturati dai sensori dell'interferometro, che misurano tutti i parametri principali di questi fotoni.

Le informazioni trasportate dai fotoni della luce rossa riflessa contengono informazioni sullo stato dei fononi all'interno del cristallo. I dati raccolti dagli scienziati hanno mostrato che alcuni fononi in un cristallo obbediscono alle leggi della meccanica quantistica in misura maggiore rispetto alle leggi della fisica classica, ad es. sono particelle quantistiche che possono essere utilizzate in varie tecnologie quantistiche.

Durante la ricerca, gli scienziati hanno dimostrato che, a causa della natura quantistica dei fotoni di luce e di alcuni fononi all'interno del cristallo, la nuova tecnologia può essere utilizzata per memorizzare informazioni quantistiche. E le matrici di cristalli di risonatore di silicio possono essere posizionate direttamente su un chip del processore quantistico o su un chip di memoria quantistica separato di un volume sufficientemente grande, la cui presenza può espandere significativamente le capacità dei sistemi di calcolo quantistico.

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Mini condizionatore Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energia dallo spazio per Starship 08.05.2024

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Nuovo metodo per creare batterie potenti 08.05.2024

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Contenuto alcolico della birra calda 07.05.2024

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Notizie casuali dall'Archivio

Aula con illuminazione variabile 03.01.2010

In una delle scuole di Amburgo (Germania), il comportamento degli studenti delle scuole primarie è controllato modificando l'illuminazione dell'aula.

Le lezioni iniziano alle 8 del mattino, i bambini non sono ancora del tutto svegli. La classe comprende lampade che forniscono un'illuminazione di 1000 lux a una temperatura di colore di 12 kelvin, che corrisponde alla luce del giorno con tempo sereno. Aiuta gli studenti a svegliarsi.

Quando l'aula diventa rumorosa, l'insegnante preme un pulsante sul telecomando, l'illuminazione si dimezza e la temperatura del colore si riduce a 3200 kelvin. I bambini si calmano. Per le attività che richiedono molta concentrazione, l'illuminazione è di 1700 lux e la temperatura del colore è di 6200 Kelvin.

L'esperimento, durato un anno, ha mostrato che gli studenti di una classe con illuminazione variabile leggono quasi il 35% più velocemente di quelli che hanno studiato in una classe con lampade convenzionali. Il governo della città ha deciso di dotare XNUMX aule delle scuole elementari con illuminazione variabile.

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