فیزیکدانان در دانشگاه کالیفرنیا در شهر سانتا باربارا، یک نوسانگر مکانیکی طراحی کرده‌اند که به جای حرکت بر اساس اصول مکانیک نیوتونی، برطبق قوانین مکانیک کوانتومی کار می‌کند. این ماشین کوانتومی ثابت می‌کند که اصول مکانیک کوانتومی می‌تواند در حرکت مکانیکی اجسام ماکروسکوپی به کار گرفته‌شود --پیشرفتی اساسی در زمینه ی کنترل در مقیاس کوانتومی.

شکل(1): دسته ی بنفش تشدیدگر که در حالت پایه کوانتومی قرار دارد (تصویر داخل مربع آبی که توسط نقاط آبی احاطه شده‌است) پس از دریافت یک کوانتوم انرژی که از کیوبیت (مربع زرد) فرستاده می‌شود، ارتعاش می‌کند.

ماشین کوانتومی که در این تحقیق به کار گرفته شد، شامل یک تشدیدگر مکانیکی، یک خازن و یک بیت کوانتومی ("کیوبیت[1]") است که همه بر یک تراشه ی  1/4  اینچ در 1/4 اینچی قرار گرفته‌اند. تشدیدگر (مربع آبی در شکل 1) با استفاده از سردکننده ی رقیقگر، به حالت پایه ی کوانتومی اش --یعنی به کمترین تراز انرژی‌اش-- سرد شد.

بعد از آن که نوسانگر به حالت پایه ی کوانتومی اش رسید یک کوانتوم انرژی، از کیوبیت (مربع زرد در شکل1) به تشدیدگر فرستاده شد. در این هنگام دسته ی ریز و بنفش نوسانگر (در مرکز نقاط آبی رنگ) شروع به ارتعاش کرد.

سپس در نمایشی از یکی از خصوصیات جالب مکانیک کوانتومی، تشدیدگر با احتمال مساوی در حالت پایه و اولین حالت برانگیخته اش قرار داده شد و یا به عبارت دیگر در برهم‌نهشی از دو حالت ارتعاشی و غیر ارتعاشی.

شکل(2): تصویر تراشه ¼" x ¼" که با سیم در کاواک آلومینیومی محکم شده است. تشدیدگر مکانیکی، مستطیل سبز در سمت چپ و پایین تراشه است (شکل 1 را ببینید). مستطیل سفید کوچکتر در طرف راست نوسانگر خازنی است که تشدیدگر مکانیکی را به کیوبیت جفتیده می‌کند. (برای مرجع شکل ها به آدرس وب زیر لطفا مراجعه کنید.)

این که بتوانیم اجسام قابل دیدن یعنی ماکروسکوپی را در حالت پایه کوانتومی‌شان قرار دهیم و آن‌ها را با چنین دقت خاصی کنترل کنیم چنان مهم است که این تحقیق توسط انجمن پیشبرد علوم در آمریکا[2] به عنوان "دستاورد بزرگ سال 2010" لقب گرفت.

منبع:

Macroscopic Quantum Machine

American Physical Society