Ερευνητές από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Stevens και συνεργάτες τους ανέπτυξαν μια νέα τεχνική για τον ακριβή έλεγχο κβαντικών συστημάτων. Η μέθοδος αξιοποιεί «ψηφιοποιημένους» παλμούς λέιζερ, αποφεύγοντας τις ανεπιθύμητες παρενέργειες που προκαλούνται από πεδία υψηλής έντασης.
Περιορισμός ανεπιθύμητων πολυφωτονικών αλληλεπιδράσεων
Η χειραγώγηση των ενεργειακών καταστάσεων ατόμων και μορίων είναι θεμελιώδης για τις κβαντικές τεχνολογίες. Ωστόσο, η χρήση ισχυρών παλμών λέιζερ συχνά προκαλεί πολυφωτονικές διεργασίες, κατά τις οποίες τα σωματίδια απορροφούν ταυτόχρονα πολλαπλά φωτόνια. Το φαινόμενο αυτό ανοίγει ανεπιθύμητες διαδρομές μεταξύ των ενεργειακών καταστάσεων, καθιστώντας τη συμπεριφορά του συστήματος δυσπρόβλεπτη.
Για την αντιμετώπιση του προβλήματος, η ερευνητική ομάδα με επικεφαλής την καθηγήτρια Svetlana Malinovskaya πρότεινε την αντικατάσταση ενός ισχυρού παλμού από μια σειρά 12 σύντομων παλμών χαμηλής έντασης. Κάθε παλμός φέρει ελάχιστη ενέργεια, ενώ ο χρόνος, η ένταση, η συχνότητα και η φάση του είναι ακριβώς ρυθμισμένα.
Εφαρμογές σε κβαντικές τεχνολογίες και ιατρική
Οι υπολογισμοί της ομάδας δείχνουν ότι η ακολουθία ασθενών παλμών επιτυγχάνει την ίδια σταδιακή μεταφορά του συστήματος στην επιθυμητή κατάσταση, διατηρώντας την ένταση σε χαμηλά επίπεδα και αποτρέποντας τις διαταραχές.
Η τεχνική αυτή αναμένεται να ωφελήσει τους κβαντικούς αισθητήρες, τους υπολογιστές και τη φασματοσκοπία, όπου απαιτείται υψηλή ακρίβεια μέτρησης. Παράλληλα, στην ιατρική και τη βιολογία, η μείωση της έντασης του λέιζερ μπορεί να περιορίσει τις βλάβες σε ευαίσθητους ιστούς και κύτταρα κατά τη διάρκεια απεικονιστικών διαγνώσεων.
