Gli esperimenti sullo specchio delle onde gravitazionali possono evolvere in entità quantistiche

Schema di un interferometro laser utilizzato per osservare le onde gravitazionali. Se l’incertezza quantistica della pressione di radiazione della luce è la forza dinamica dominante che agisce sugli specchi, un oggetto quantistico comune nasce dallo specchio e dal raggio di luce riflesso. In questo caso, la sensibilità dell’interferometro è ottimale quando si misurano i cambiamenti nelle posizioni degli specchi a causa delle onde gravitazionali. Crediti: Alexander Franzen

Gli esperimenti di fisica quantistica che esplorano il movimento di corpi macroscopici o pesanti sotto le forze gravitazionali richiedono protezione da qualsiasi rumore ambientale e un rilevamento altamente efficiente.

Un sistema ideale è uno specchio altamente riflettente il cui movimento è rilevato dalla luce monocromatica, che viene rilevata fotoelettricamente con un’elevata efficienza quantistica. Un esperimento di optomeccanico quantistico si ottiene se le incertezze quantistiche della luce e del movimento dello specchio si influenzano a vicenda, portando infine all’osservazione dell’entanglement tra i gradi di libertà ottica e di movimento.

Di Scienza Quantistica AVS, i ricercatori dell’Università di Amburgo in Germania esaminano la ricerca sui rivelatori di onde gravitazionali come esempio storico di tecnologie quantistiche ed esaminano la ricerca fondamentale sulla connessione tra fisica quantistica e gravità. L’astronomia delle onde gravitazionali richiede sensibilità senza precedenti per misurare le minuscole oscillazioni spazio-temporali alle frequenze della banda audio e inferiori.

Il team ha esaminato i recenti esperimenti sulle onde gravitazionali, dimostrando che è possibile schermare oggetti di grandi dimensioni, come uno specchio di vetro al quarzo da 40 chilogrammi che riflette 200 kilowatt di luce laser, da forti influenze dell’ambiente termico e sismico per consentire loro di evolversi come un quanto oggetto.

“Lo specchio percepisce solo la luce e la luce solo lo specchio. L’ambiente in pratica non è lì per loro due”, ha detto l’autore Roman Schnabel. “La loro evoluzione articolare è descritta dall’equazione di Schrödinger”.

Questo disaccoppiamento dall’ambiente, che è fondamentale per tutte le tecnologie quantistiche, compreso il computer quantistico, consente sensibilità di misurazione che altrimenti sarebbero impossibili.

La revisione dei ricercatori si interseca con il lavoro del premio Nobel Roger Penrose sull’esplorazione del comportamento quantistico di oggetti massicci. Penrose ha cercato di comprendere meglio la connessione tra fisica quantistica e gravità, che rimane una questione aperta.

Penrose ha pensato a un esperimento in cui la luce sarebbe stata accoppiata a un dispositivo meccanico tramite la pressione di radiazione. Nella loro recensione, i ricercatori mostrano che mentre queste domande fondamentali della fisica rimangono irrisolte, l’accoppiamento altamente schermato di dispositivi che riflettono la luce laser sta iniziando a migliorare la tecnologia dei sensori.

Andando avanti, i ricercatori probabilmente esploreranno ulteriormente il disaccoppiamento dei rivelatori di onde gravitazionali dalle influenze dell’ambiente.

Più in generale, il disaccoppiamento dei dispositivi quantistici da qualsiasi scambio di energia termica con l’ambiente è fondamentale. È richiesto per i dispositivi di misurazione quantistica e per i computer quantistici.


I fisici sviluppano un metodo per migliorare la sensibilità del rivelatore di onde gravitazionali


Maggiori informazioni:
Meccanica quantistica macroscopica negli osservatori delle onde gravitazionali e oltre, Scienza Quantistica AVS2022. aip.scitation.org/doi/full/10.1116/5.0077548

Fornito dall’Istituto americano di fisica

Citazione: Gli esperimenti sullo specchio delle onde gravitazionali possono evolversi in entità quantistiche (2022, 15 marzo) recuperati il ​​15 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-gravitational-mirror-evolve-quantum-entities.html

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