WORLD NEWS
Quan sát trực tiếp xoáy siêu dẫn do photon tạo ra, mở ra cách mới để đếm photon
Các nhà nghiên cứu tại Viện Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Tiên tiến Quốc gia Nhật Bản đã trực tiếp quan sát chuyển động của các xoáy và phản xoáy xảy ra khi các photon bị hấp thụ bởi một màng siêu dẫn chạy bằng dòng điện sử dụng tín hiệu điện áp lượng tử hóa. Một thí nghiệm cho thấy một nguyên lý phát hiện mới có thể phân biệt số lượng photon bằng cách đọc số sự kiện xảy ra đối với mỗi photon.
Điều này không có nghĩa là các máy dò photon thương mại hay máy tính lượng tử có khả năng chịu lỗi đã được hoàn thiện. Bài báo trên Physical Review Applied đã đưa ra bằng chứng trực tiếp và trình diễn nguyên lý xoáy, hiệu suất, tiếng ồn và tốc độ lặp lại phải được so sánh để xác minh xem một thiết bị thực có nhanh hơn và chính xác hơn hay không.
Bạn đã trực tiếp quan sát được điều gì?
Trong chất siêu dẫn, các electron chuyển động theo cặp không có điện trở. Một lời giải thích đã được đề xuất từ lâu: khi các photon cung cấp năng lượng cho một màng mỏng, trật tự có thể bị phá vỡ cục bộ và các cặp xoáy-phản xoáy có thể hình thành. Các nhà nghiên cứu đã xác nhận tích phân thời gian của xung điện áp tương ứng với sự thay đổi pha và lượng tử từ thông xảy ra khi mỗi dòng xoáy đi qua màng.
Làm thế nào để bạn phân loại số lượng photon?
Khi số lượng photon được hấp thụ tại một thời điểm tăng lên, các sự kiện xoáy được tạo ra và đáp ứng điện áp lượng tử hóa cũng thay đổi từng bước. Thay vì đo độ cao của tín hiệu nhiệt liên tục, các sự kiện trượt pha riêng lẻ sẽ được tính. Các nhà nghiên cứu đề xuất đây là một nguyên lý mới để phát hiện phân giải số lượng photon.
Nó khác với các phương pháp nhiệt hiện có như thế nào?
Nhiều máy dò đếm photon siêu dẫn đọc được sự thay đổi nhiệt độ khi thiết bị nóng lên và nguội đi sau quá trình hấp thụ. Chờ cân bằng nhiệt là chính xác nhưng có thể hạn chế tốc độ lặp lại. Phương pháp mới có thể sẽ nhanh hơn vì nó sử dụng chuyển động pha siêu dẫn ngay sau khi hấp thụ, nhưng riêng bài báo này chưa khẳng định được tính ưu việt thực sự của nó.
Tại sao bạn quan tâm đến máy tính lượng tử?
Việc sửa lỗi trong máy tính lượng tử quang tử có thể phụ thuộc vào khả năng phân biệt chính xác có bao nhiêu photon trong một chế độ. Hoạt động đáng tin cậy của máy dò đếm photon nhanh cho phép đọc tín hiệu lỗi thường xuyên hơn trong các tính toán quy mô lớn. Tuy nhiên, các vấn đề về tích hợp hệ thống, chi phí làm mát, hiệu quả phát hiện và hệ số tối phải được giải quyết riêng.
Thí nghiệm tiếp theo sẽ trả lời điều gì?
Chúng ta cần đảm bảo rằng phản ứng bước được duy trì ở các bước sóng và số lượng photon khác nhau, các dòng xoáy không chồng lên nhau khi tăng tốc độ lặp lại, đồng thời hiệu suất và độ phân giải thời gian tốt hơn các máy dò thông thường. Các kết quả hiện tại là điểm khởi đầu quan trọng để có cái nhìn trực tiếp về cơ chế vật lý và không phải là bảng hiệu suất sản phẩm.