哪个系统最响亮,哪个将给出“绝对”静音:两个有趣的科学项目

来自澳大利亚,新加坡和中国的一组物理学家开发了一种用于控制真空噪声中光子量子态的技术。从长远来看,该解决方案将提高量子计算的准确性。

我们告诉您“最安静”系统的工作方式。我们还将讨论另一个科学项目-相反,它的参与者设法产生了地球上最大的声音。


照片Oleg Laptev /不飞溅

安静


地球上任何一个甚至最安静的地方,都存在所谓的真空噪声。它的来源是真空能,它构成了宇宙的基础。这种能量是由原子和分子产生的,这些原子和分子在从激发态到稳定态的转换过程中会发射电磁波(自发发射效应)。真空噪声甚至存在于安静,孤立的暗室中,并且会干扰量子网络和计算机的运行-在以光子的量子态编码信息时会产生干扰。

由澳大利亚国立大学(ANU)的物理学家和工程师领导的一组科学家提出了解决该问题的方法。专家介绍 在能量级上控制光子量子态的设备,通常被真空噪声淹没。

其工作原理是基于压缩光的方法这是一种量子现象,可以在确定与海森堡原理相关的光参数时重新分配不准确的信息(不允许同时测量粒子的坐标和动量)。实际上,它减少了沿一个轴(幅度或相位)的误差,并使其可以在小于静音的噪声水平下工作。

科学家从事光压缩技术已有20多年的历史了。他们使用相同的技术来提高光学测量的准确性。例如,在千米干涉仪中用于记录重力波。该研究的作者期望他们的新设备将为量子计算和加密的发展做出贡献。

该团队已经在由Springer Nature出版公司举办的年度光明之星竞赛中展示了他们的工作成果,并获得了第一名。但是,工程师必须解决几个问题。例如,他们提出的方法仍然不稳定但是,当他的技术投入使用时,它将能够“走出去”实验室之外。

恰恰相反是最大的声音


去年,来自美国国家加速器实验室(SLAC)的一组研究人员能够达到水生环境中声音音量计算极限-270 dB。这远远超过了起飞飞机或火箭。工程师使用了直线加速器相干光源(LCLS)X射线激光-它能够产生“ 分子黑洞 ”,并将水加热到100,000°C。用短脉冲“轰击”直径为14–30μm的细喷水。在辐射的影响下,液体立即蒸发,产生冲击波。


在液体介质中不可能产生大于270 dB的声音。超过阈值,水停止蒸发,变成充满蒸汽的微气泡。形成后,它们立即崩溃(发生所谓的空化),但不再形成声波。

根据 SLAC的代表,在未来,这样的实验将有助于更好地了解体积有多高影响物理和生物样品。这将为材料开发开辟新的可能性。



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