ذرات عملاقة تلتقط موجات الراديو بدقة أكبر ✦
ابتكر العلماء مستشعرًا كموميًا لقياس الحقول الكهربائية الضعيفة بدقة غير مسبوقة. لتجنب فقد الإشارة، أضافوا ضجيجًا "زائدًا" - وهذا بشكل متناقض زاد من كمية المعلومات المستخرجة بمقدار 3.3 مرة. كما لو أننا بإضافة القليل من التشويش، نرى التفاصيل بوضوح أكبر. أين يمكن تطبيق هذه الحيلة أيضًا؟
سماع همس في مقهى صاخب — هذه هي المهمة التي تواجهها الأجهزة التي تلتقط موجات الراديو: الإشارة الضعيفة تضيع في الضوضاء. استخدم علماء من وارسو المعلومات الكمية لتجعل الذرات نفسها ترتب النظام. تم تبريد سحابة من الروبيديوم بـالليزر وتحويلها إلى ذرات ريدبرغ (تكريماً لـيوهانس ريدبرغ) — ذرات عملاقة، حيث الإلكترون بعيد عن النواة. إذا كانت النواة بحجم حبة بازلاء، فإن الإلكترون يدور على بعد مائة متر.
ذرتان من نوعين مختلفين، عندما تقتربان، تتداخلان مع بعضهما لدرجة أن كلتيهما تسكتان — هذا هو فك الترابط الكمي. تم إنشاء تراكب (خليط من الحالات) بالليزر، وكانت الموجات الميكروية تلفه قليلاً. عند ظهور إشارتين، كانت الذرات تخمدهما عبر بعضهما البعض، فلا يصل إلى الكاشف إلا الإشارات المنفردة — وكأننا أخرجنا جميع الزوار المزعجين من المقهى.
من المفارقات أن الكاشف كان يلتقط فقط 2% من الضوء، بينما زادت دقة قياس الموجات الميكروية ثلاث مرات. تنبأ بهذه الفكرة كل من إرفين شرودنغر وجون فون نيومان، وها قد تم تأكيدها اليوم دون الحاجة إلى حواسيب كمية. ستعمل هذه المستشعرات على تحسين التحليل الطيفي والاتصالات، وتشبه الطريقة عمل أمين المكتبة: الهمس الخافت يصبح مسموعاً فقط عندما يغادر أصحاب الأصوات العالية.
🎯 نصف قطر ذرة ريدبرغ المثارة حوالي 0.13 ميكرومتر. إذا كانت النواة بحجم حبة بازلاء، فإن الإلكترون على مسافة ملعب كرة قدم.