Исследователи добрались до квантового предела при помощи крошечного наноустройства

Если вы пытаетесь настроиться на радиостанцию, передатчик которой находится очень далеко, то сигнал этой радиостанции, как правило, искажается шумами. Шум возникает в результате работы электронных схем, которые пытаются максимально усилить слабый сигнал для того, чтобы иметь возможность детектировать несомую им звуковую информацию. Согласно законам физики и квантовой механики, любое усиление сигнала добавляет в него некоторый уровень шумов, и в начале 1980-х годов американский физик Карлтон Кэйвс (Carlton Caves) теоретически доказал, из-за принципа неопределенности Гейзенберга при максимальном усилении к сигналу добавляются квантовые шумы, составляющие по крайней мере половину его энергетического спектра. Этот вид шумов не играет особой роли в радиосигналах, используемых в нашей повседневной жизни. Но он оказывает огромное влияние на работу измерительных устройств, используемых в различных научных экспериментах и исследованиях. Именно поэтому ученые уже достаточно давно пытались разработать малошумящие усилители, параметры которых приближаются к теоретическому пределу Карлтона Кэйвса.

Успеха в деле создания малошумящего усилителя удалось добиться исследователям из университета Аальто и университета Йювяскюля, Финляндия. Они разработали новый метод высокоточного измерения параметров микроволновых сигналов, который может быть использован в технологиях обработки квантовой информации, для эффективного преобразования сигналов различного диапазона, начиная от микроволнового и заканчивая оптическим, и многого другого.

"Квантовый предел усилителя является важным параметром при измерении слабых квантовых сигналов, используемых в технологиях квантовых вычислений или в экспериментах по исследованиям квантовой механики" - рассказывает профессор Мика Силланпаа (Professor Mika Sillanpaa), - "Ведь паразитный шум является фактором, ограничивающим величину сигнала, который может быть измерен с приемлемой погрешностью".