יעל פטר
על פי מכניקת הקוונטים, בלתי אפשרי למדוד את מאפייני החלקיקים הקטנים בלי להשפיע עליהם. מגבלה זו משפיעה על מידת הידיעה באשר לחומר ומונעת מהחלקיקים להפסיק לרטוט. כעת פיסיקאים הפכו את אותה הפרעה בלתי נמנעת ליתרון והשתמשו בכך, באופן פרדוקסלי, למיתון מיתר זעיר רוטט.
גם מכשירי הקוונטים הפשוטים ביותר עשויים להוביל לטכנולוגיות מידע חדשות ופיתוחים אחרים. חוקרים כעת מבצעים ניסויים במייתרים זעירים, או “רזונטורים ננו-מכניים”, אשר רוטטים כמו מיתרי גיטרה בגודל ננו, אשר בעת קירורם לטמפרטורה הקרובה לאפס המוחלט, מיתרים אלו אמורים להתנהג באופן דמוי קוונטי. ברגע שזה קורה, החוקרים מקווים להביא אז את המיתר למצב קוונטי ביזארי אשר בו מכופף המיתר פשוטו כמשמעו לשני נתיבים שונים בו זמנית. מיתר כזה עשוי לשרת כ”ביט” במובן שבו הקידוד שלו יהיה 0 וגם 1 באותו הזמן. ברם, מעולם לא הצליחו לקרר מיתר לטמפרטורה הנדרשת של כמה אלפיות מעלת קלווין.
כעת, אקשי ניק מאוניברסיטת מרילנד, קולג' פארק, קיית' שוואב מאוניברסיטת קומל, ועמיתים מצאו דרך חדשה לקרר רזונטור. החוקרים ראשית היו צריכים לזהות את מצב המיתר באמצעות טרנזיסטור אלקטרון-בודד מוליך-על (SSET), אשר הכיל טלאי זעיר של מתכת מוליכת-על שנמצאה במקביל למיתר. אלקטרונים קיפצו אל הטלאי בקצה אחד וקיפצו ממנו בקצה השני. קבוצת החוקרים העבירה מתח חשמלי בין המיתר לטלאי, אשר גרמה לכל תזוזה במיתר לשנות את הקצב שבו האלקטרונים זרמו דרך הטרנזיסטור, ובכך אפשרה לחוקרים לאתר את תנודת המיתר.
במצב רגיל, האלקטרונים הקופצים היו דוחקים את המיתר בכך שהיו משנים את המטען החשמלי של הטלאי וכך גם את הכוח הפועל בין הטלאי למיתר. אך שוואב ועמיתיו מצאו שבהפעילם מתח חשמלי נוסף המכוון על הטלאי, לאלקטרונים לא נשארה מספיק אנרגיה על מנת לקפוץ אליו. במקרה זה האלקטרונים שאבו מעט אנרגיה מזרימת הקרן על מנת לעזור לעצמם להמשיך. האנרגיה שהועברה מיתנה את המיתר וקיררה אותו מ-0.55 מעלות קלווין ל-0.3 מעלות קלווין, על פי דיווח החוקרים למגזין Nature.
“זהו הישג אדיר”, אומר קונרד להנרט, פיזיקאי מJILA – מעבדה המנוהלת ע”י המכון הלאומי לסטנדרטים וטכנולוגיה באוניברסיטת קולורדו, בולדר. “ניסויים בטרנזיסטור אלקטרון-בודד, הם קשים”. רוברט נובל, פיזיקאי מאוניברסיטת קווינס בקינגסטון, קנדה, אומר שפיזיקאים “אולי יוכלו להשתמש בכך ככלי לקירור רזונטורים עד לנקודה בה נוכל לראות את המכניקה של הקוונטים במכשיר מאקרוסקופי”.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~589924025~~~95&SiteName=hayadan
