Sciencemag.cz
Doporučujeme
Speciální motor studené fotony zesiluje a zahřívá. Současně dodatečný signál pumpuje fotony přednostně jedním směrem…
Fyzikové z TU Delft, ETH Zürich a Univerzity v Tübingenu sestrojili tepelné čerpadlo z částic světla, které pracuje v kvantovém měřítku.
Tepelné čerpadlo je obecně zařízení přenášející teplo proti gradientu teploty, tedy z chladnějšího tělesa na teplejší. Samozřejmě s vynaložením vnější energie/práce. V kvantové obdobě tepelného čerpadla se takto pohybují jednotlivé fotony.
„Zatímco vědci již v předchozí studii použili své zařízení jako studenou lázeň pro horké radiofrekvenční fotony, nyní se jim podařilo jej současně proměnit v zesilovač. Díky vestavěnému zesilovači je zařízení citlivější na radiofrekvenční signály, podobně jako je tomu u zesílených mikrovlnných signálů vycházejících ze supravodivých kvantových procesorů,“ uvádí průvodní tisková zpráva.
Zařízení je vytvořeno ze supravodivých cívek a kondenzátorů na křemíkovém čipu ochlazeném na teplotu jen několik tisícin stupně nad absolutní nulou. Pro některé fotony v obvodu i tato teplota ale stačí k tomu, aby byly excitovány. Pomocí fotonového tlaku mohou vědci tyto excitované fotony spojit s chladnými fotony o vyšší frekvenci, což jim v předchozích experimentech umožnilo ochladit horké fotony do jejich kvantového základního stavu.
V nové studii její autoři přidali vyslání dalšího signálu do chladného obvodu. Tím se vytváří „motor“, který studené fotony zesiluje a zahřívá. Současně dodatečný signál pumpuje fotony přednostně jedním směrem mezi oběma obvody. To, že fotony jsou tlačeny jedním směrem silněji než druhým, znamená, že v jedné části obvodu se ochlazují na teplotu nižší než v druhé části. Tím vzniká kvantová verze tepelného čerpadla pro fotony v supravodivém obvodu.
Pro laika to samozřejmě celé zrovna moc srozumitelné není, snad to alespoň trochu osvětluje obrázek. Autoři výzkumu mimochodem dodávají, že zařízení fungující na podobném principu by se potenciálně mohlo zkusit používat i pro detekci temné hmoty (?).
Ines Corveira Rodrigues, Parametrically enhanced interactions and non-reciprocal bath dynamics in a photon-pressure Kerr amplifier, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abq1690. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq1690
Zdroj: Delft University of Technology / Phys.org
