Ajankohtaista

Kvanttimekaniikkaa makroskooppisesti

Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat ovat olleet mukana osoittamassa, kuinka kvanttimekaniikan ennusteita voidaan soveltaa lähes makroskooppisiin kappaleisiin. Tämä voi mahdollistaa uusia teknologisia sovelluksia esimerkiksi laajasti levinneeseen tietoturvaviestintään.

Kvanttimekaniikka ei ole kaikista helpoimmin ymmärrettävä asia. Se on fysiikan arkinen työkalu, perusteoria, joka kuvaa hiukkasten maailmaa. Kvanttimekaniikan kuvaama maailma eroaa melkoisesti siitä maailmasta, jonka me olemme oppineet tuntemaan. Hiukkasella ei ole sijaintia, ainoastaan todennäköisyys olla eri paikoissa. Viime vuosina tutkijat ovat yrittäneet selvittää sekä teoreettisesta että kokeellisesti, miten hiukkasten käyttäytymistä voidaan soveltaa suurempaan järjestelmään, jotka ovat lähempänä arkipäivän ilmiöitä. Kvanttimekaniikalla on jo nyt ollut suunnaton vaikutus arkielämäämme, sillä esimerkiksi elektroniikka pohjaa kvanttimekaniikan ymmärtämiseen.

Uusia teknologisia sovelluksia

Juuri julkaistussa tutkimuksessa Jyväskylän yliopiston nanotiedekeskuksen tutkijat ovat olleet mukana kansainvälisessä yhteistyössä Aalto yliopiston, Australian Global Universityn ja Yhdysvaltojen University of Chicagon kanssa ja todistaneet, että on mahdollista luoda kietoutunut tila kahdelle eri mekaaniselle kappaleelle, joka muodostuu 1012 (biljoonasta) atomista. Tämä osoittaa, kuinka kvanttimekaniikan ennusteet voidaan todentaa lähes makroskooppisesti.

”Osoitimme tämän kytkemällä kaksi värähtelevää kalvoa eli mekaanista kappaletta mikroaaltopiiriin. Piiriin kuljetettiin oikea yhdistelmä mikroaaltosähkömagneettisia kenttiä, jolloin kaksi värähtelevää kalvoa osallistui kvanttikorrelointiin. Tämä on mahdotonta klassisille makroskooppisille kappaleille”, kertoo tutkijatohtori Asjad Muhammad Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselta.

”Tuloksemme tarjoavat paitsi uusia näkemyksiä makroskooppisten esineiden kvanttikäyttäytymiseen, mutta se voidaan muuntaa myös teknisiksi sovelluksiksi esimerkiksi ultra-herkissä mittauksissa tai tietoturvaliikenteessä", kertoo tutkimusryhmän johtaja akatemiatutkija Francesco Massel Jyväskylän yliopiston fysiikan laitokselta.

rumpukalvo
Piisirulle valmistettuja noin 15 mikrometrin levyisiä rumpukalvoja, jotka soivat korkealla ultraäänitaajuudella. Kuva: Aalto University / Petja Hyttinen & Olli Hanhirova, ARKH Architects.

Lisätietoja:

kuuluu seuraaviin kategorioihin: ,