בל דיומא , PhysicsWeb (תרגום: דיקלה אורן)
קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/quantomedge.html
ניסוי חדש בארצות הברית התקרב לגילוי השפעות קוואנטיות בעצם מקרוסקופי. קית שוואב ועמיתיו מסוכנות הביטחון הלאומית (National Security Agency), העובדים באוניברסיטת מרילנד, מדדו את הויברציות של זרוע ננואלקטרומכנית זעירה. הם עשו זאת במטרה לחקור את הגבולות בהם ההתנהגות הקוואנטית נעלמת והפיסיקה הקלאסית נוטלת את המושכות. למרות שהניסוי לא היה רגיש דיו כדי לבחון את עיקרון אי הוודאות, הוא התקרב לכך יותר מניסיונות קודמים.
עיקרון אי הוודאות קובע, כי אין ביכולתנו לדעת את מיקומו ומהירותו של חלקיק בו זמנית בוודאות גמורה. משתמשים בעיקרון לתיאור תנועתם של חלקיקים ברמה האטומית, אך פעולתו לא נראתה עד כה בעצמים מקרוסקופיים. התנהגותם של אלה מתוארת על ידי הפיסיקה הקלאסית.
כדי לברר האם השפעותיו של עיקרון אי הוודאות מורגשות בעולם המקרוסקופי, שוואב ועמיתיו חקרו את תנועתה של זרוע מכנית רוטטת, העשויה מסיליקון ניטריד. הזרוע, שגודלה מסתכם בשמונה מיקרון (שמונה מיליוניות המטר), נחשבת זעירה בקנה מידה יומיומי, אך היא עדיין עצם מקרוסקופי (מסתה היא כמסת 12/10 אטומי מימן).
החוקרים מיקמו את הזרוע במרחק של כשש מאות מיקרון מטרנזיסטור של אלקטרון בודד – המשמש כגלאי תנועה – וחיברו בין השניים דרך קבל. לאחר מכן הפעילו מתח, שגרם לזרוע להתנודד, וקיררו את מערכת הניסוי לטמפרטורה של כמה מילי מעלות קלווין. קירור המערכת לטמפרטורות כה נמוכות הפחית את הויברציות התרמיות עד קרוב לנקודה בה נותרות רק תנודות “נקודת האפס” הקוואנטיות. תנועת נקודת האפס נובעת מעיקרון אי הוודאות, המונע מהזרוע להימצא במנוחה מוחלטת.
כאשר הזרוע נעה לכיוון הגלאי וחזרה לכיוון השני, הזרם, הזורם דרך הטרנזיסטור, השתנה. מדידת הזרם אפשרה לפיסיקאים למדוד את ההעתק של הזרוע ברגישות, הגדולה רק פי 4.3 מהמשרעת של תנודות נקודת האפס הקוואנטיות.
הפיסיקאים מסוכנות הביטחון הלאומית מתכוונים להגדיל את רגישות הגלאי ולהמשיך להפחית את התנודות התרמיות של הזרוע. כמו כן הם מקווים להרחיב את המחקר שלהם לעצמים גדולים יותר. “הניסויים הללו מטפלים בתעלומה גדולה בפיסיקה: היכן נפסק העולם הקוואנטי ומתחיל העולם הקלאסי?” אמר שוואב ל-Physics Web. “הצלחה בתימרון מצבו הקוואנטי של מתקן מכני תעלה את האפשרות, כי לא קיים גבול, והיא תעודד אותנו להמשיך לעצמים גדולים עוד יותר.”
שוואב אמר, כי צוותו יהיה מעוניין בניצול המערכת המתוארת לשימושים במחשוב קוואנטי.
קישור לכתבה המקורית ב-Physics Web
ידען הפיסיקה
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~809895602~~~95&SiteName=hayadan
