«Нанобарабан» приблизили к квантовому пределу усиления

«Нанобарабан» приблизили к квантовому пределу усиления

Физики из университетов Аалто и Ювяскюля (Финляндия) разработали квантовый усилитель микроволнового излучения, способный функционировать с уровнем шума, близким к квантовому пределу. Коэффициент усиления прибора достигает 41 децибелла (12,5 тысяч раз), при этом добавка квантового шума превышала квантовый предел (полкванта) лишь на 4 кванта. По словам ученых, в эксперименте с усилителями-«нанобарабанами» удалось достигнуть рекордно точных измерений микроволнового излучения. Исследование опубликовано в журнале Physical Review X (препринт), кратко о нем сообщает пресс-релиз Университета Аалто.

Квантовые усилители представляют собой устройства, способные регистрировать и усиливать интенсивность некоторого сигнала с помощью процессов, описываемых в рамках квантовой механики. Например, к квантовым усилителям относятся резонаторы в лазерах. Источником шума в таких устройствах является неопределенность Гейзенберга в определении количества частиц и их фазы. В результате к усиленному сигналу добавляется по меньшей мере половина кванта шума. Такой уровень шума незаметен в повседневных задачах, но может помешать работе устройств для квантовой криптографии. Поэтому физики пытаются создать усилители с как можно меньшим уровнем шума.

В новой работе ученые предложили устройство другого типа, лишенное ограничений на интенсивность усиливаемого сигнала — оптомеханический «нанобарабан». В его основе лежит алюминиевый «барабан» с резонансной частотой колебаний в микроволновом диапазоне. Рядом с ним находятся два резонатора, настроенные на различные частоты. «Барабан» играет роль конденсатора с переменной электрической емкостью. Она увеличивается и уменьшается в разных фазах колебания. «Барабае» связан с резонаторами через электрические контакты и одновременно влияет на их состояние.

По словам физиков, новое устройство может стать универсальным «хабом», принимающим и передающим сигналы на различных частотах. Кроме того, если перенести рабочую частоту усилителя в оптический диапазон, то он сможет приблизиться к квантовому пределу шума усиления уже при комнатной температуре, в то время как эксперименты в работе проводились при семи милликельвинах.

Ранее мы писали о необычном эксперименте, использующем квантовые усилители. Физики из университетов Инсбрука, Женевы и Базеля предложили эксперимент, в котором можно будет наблюдать квантовую запутанность невооруженным взглядом. В эксперименте запутанность между парами одиночных фотонов можно было наблюдать благодаря усилителям, работающим на эффекте квантовой интерференции.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Трудности с Наукой: о лабораторном модуле
Противоречивая информация поступает из разных источников относительно сроков запуска многоцелевого лабораторного модуля «Наука», который должен пополнить состав Международной космической станции (МКС), сообщает «The_Anonymous». По одним данным из открытых источников, этот космический аппарат должен ..
2012-04-24 1801 0 Научные открытия
0
Учёные совершили невероятный прорыв в исследовании ДНК
Учёными разработан новый перспективный метод, продвигающий персонализированную медицину, сообщает «LightNews». Совсем недавно учёный Йохан Хоффманн, доктор Гюнтер Рот и профессор Роланд Ценгерле из «Department of Microsystems Engineering» (IMTEK) при «Университете Фрайбурга» (University of Freiburg) смогли одновременно скопировать ..
2012-08-11 1811 0 Научные открытия
0
Японские физики-ядерщики нашли магическое число
Японские ученые утверждают, что нашли новое так званое «магическое число» — ключ к определению, когда ядро атома становиться стабильным. В ядерной физике магические числа — ряд натуральных чётных чисел, соответствующих количеству нуклонов в атомном ядре, при котором ..
2013-10-16 3221 3 Научные открытия
2
Ученые обнаружили мост из тёмной материи
Ученые объявили об обнаружении «моста» из тёмной материи.Астрономы из Мичиганского университета под руководством Йорга Дитриха провели измерения филамента из тёмной материи,который соединяет скопления двух галактик Abell222 и Abell223,которые от нас отстоят на 2.7миллиардов световых лет.Они полностью подтверждают существование тёмной ..
2012-07-6 2232 0 Научные открытия
0
За 2011 год названы самые важные события в науке
В прошлом году в IT, а также научной отрасли произошли запоминающиеся события. Одно из главных событий – смерть Стива Джобса, который основал «яблочную» компанию. Многие считают, что Стив был тем, кто умел сделать разработки своей компании такими привлекательными ..
2012-02-3 1728 0 Научные открытия
0
Учёные открыли структуру молекулярного двигателя
Структуры и функции «молекулярного двигателя», который оказывает решающее значение на правильное функционирование органов человека, были выявлены в беспрецедентных деталях, сообщает «ВордАйти». В случае неисправности «молекулярного двигателя» у человека появляются такие заболевания, как рак, почечная недостаточность и остеопороз. Международная ..
2011-11-3 1776 0 Научные открытия
0
ООН: состояние Земли быстро ухудшается
Планета Земля, состояние которой сильно ухудшилось за последние 60 лет, скоро достигнет критической черты, если мировые лидеры не пересмотрят подходы к развитию государств и использованию природных ресурсов, следует из доклада, опубликованного в среду Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП). В ..
2012-06-7 1509 1 Научные открытия
0
Учёные выяснили: вымершие динозавры столкнулись с огнём
Новое исследование показывает, что динозавры столкнулись с такой неожиданной опасностью, как огонь, сообщает «WordScience.org». Результаты исследования, опубликованные в журнале «Cretaceous Research» учёными из «Royal Holloway», Лондонского университета (University of London) и «Field Museum of Natural History» (Чикаго), показали, что во время ..
2012-04-4 1372 0 Научные открытия
0
Учёными совершён прорыв в изучении болезни Альцгеймера
Основные причины болезни Альцгеймера ещё не полностью изучены, но немало свидетельств указывает на накопление бета-амилоида — белок, являющийся токсичным для нервных клеток. Бета-амилоид образуется в результате деятельности ряда ферментов, один из них называется «BACE1». Большинство пациентов с болезнью Альцгеймера ..
2012-08-21 1555 0 Научные открытия
0
Science назвал знаменательные научные открытия 2011 года
Эксперты, которые работают в издании под названием Science, перечислили несколько наиболее существенных научных открытий, которые были сделаны в 2011 году. А специальные судьи выбирали из данного списка наиболее великое научное достижение, которое получило название «прорыв ..
2011-12-28 2214 0 Научные открытия
0
В Антарктиде стремительно распадается шельфовый ледник
Спутник «ESA Envisat» отмечает десять лет в орбите и продолжает наблюдать за отступлением одного из шельфовых ледников Антарктиды в связи с потеплением климата, сообщает «WordScience.org». Одним из первых наблюдений спутника после его запуска, произошедшего 1-го марта 2002-го года, был распад основной ..
2012-04-6 1576 0 Научные открытия
0
Ученые отозвали исследование о стволовых клетках
Японский ученый заявил относительно инновационного исследования о стволовых клетках, что результаты экспериментов должны быть отозваны из-за сомнений относительно качества, сообщает unitworld.net. В январе от ученых поступило заявление, что погружение клеток в кислоту может дешево и быстро преобразовать их в стволовые клетки. Но вопросы возникли из-за того, ..
2014-03-12 2093 0 Научные открытия
0
Прибор на МКС зафиксировал позитронные следы темной материи
Нобелевский лауреат Сэмуэль Тинг на пресс-конференции в Женеве озвучил первые результаты эксперимента по поиску темной материи, которые проводились на МКС при помощи магнитного альфа-спектрометра «AMS-02». Кратко они изложены в пресс-релизе на сайте ЦЕРНа. По словам Тинга, ученым удалось зафиксировать ..
2013-04-4 1938 0 Научные открытия
0
Впервые Млечный Путь показывает детали миллиардов звёзд
Впервые, на изображении зафиксированном международной командой астрономов можно заметить более, чем один миллиард звёзд находящихся в «Млечном пути», сообщает «WordScience.org». Учёные создали цветную картину, объединяя изображения инфракрасного света, полученные с телескопов, расположенных в северном и южном полушариях. ..
2012-03-30 1460 0 Научные открытия
0
В таянии антарктического льда виноват теплый океан
Большая часть таяния льда в Антарктиде происходит в результате наличия теплой воды на окраинах континента.Ученые использовали спутниковый лазер для измерения истончения шельфовых ледников. В ходе анализа они обнаружили, что в сокращение шельфовых льдов «нельзя обвинять только повышенную температуру ..
2012-04-26 1441 0 Научные открытия
0