REZGŐ TÜKRÖK A KVANTUMVILÁG HATÁRÁN Egyre könnyebb nanomechanikai oszcillátorok - rajtuk a megfigyelést segítő tükörrel - és egyre hatékonyabb hűtési technikák segítségével elérhető közelségbe került az az idő, amikor már emberkéz gyártotta tárgyak mozgásán is megfigyelhetők lesznek azok a kvantummechanikai sajátságok, amelyeket eddig csak tíz nagyságrenddel könnyebb molekulákon láttak.

a macska sem … Hol a határ kvantumos és klasszikus között? WKB? Attól még megmarad az interferencia! Összefonódás a környezettel → dekoherencia (Zeh, Zurek) Kollapszus? A véletlenszerűség eredete? Mi miért függ mitől? Hol kezdődik a makroszkópikus világ?

méret? tömeg? félvezető nanostruktúrák nano(elektro)mechanikai oszcillátorok tömeg? pdf letöltés: nano.caltech.edu/publicat.html

rezgő nyelv + egy-elektron tranzisztor (20 MHz) 1 elektron spinjét érzékelő mágneses erőmérő torziós rezonátor, Casimir-erő és rövidtávú gravitáció mérésére 1000-szeres mechanikai mozgáserősítő rezgő nyelv + egy-elektron tranzisztor (116 MHz) hangolható szén nanocső rezonátor (3-300 MHz)

NANOMECHANIKAI ESZKÖZÖK KVANTUMOS VISELKEDÉSE? Az ezredforduló óta: NANOMECHANIKAI ESZKÖZÖK KVANTUMOS VISELKEDÉSE? oszcillátorok az alapállapot közelében: kT/h  1 nagy frekvencia – kis hűtés, kis frekvencia – nagy hűtés - de nem mindenre jó  Kicsi elmozdulásokat kell detektálni! TÜKÖR: NANOOSZCILLÁTOR -- FOTON CSATOLÁS

optikai detektálás (ezt használja az atomi erő mikroszkóp (AFM) félvezető egy-elektron tranzisztor: SET (más néven: kvantumpötty: QD) kapacitív csatolásban

igazából így néz ki…

hűtés a kvantummérés visszahatásával, ½ Kelvinre Szupravezető egy-elektron tranzisztor árama méri a nanooszcillátor rezgését (kapacitív csatolás) …, Armour, Clerk, Blencowe, Schwab Nature 2006 szept. hűtés a kvantummérés visszahatásával, ½ Kelvinre

Cooper-pár doboz vezérli a nanomechanikai oszcillátor állapotát Schrödinger-macska előállítása

A B foton-tükör csatolás A Marshall-Shimon-Penrose-Bouwmeester projekt PRL 91, 130401 (2003) A Marshall-Shimon-Penrose-Bouwmeester projekt B A foton-tükör csatolás

termikus keskenyedés (Bose, Jacobs, Knight; az interferencia „láthatósága” termikus keskenyedés (Bose, Jacobs, Knight; új analízis: Bernád-Diósi-GT: PRL, 2006 december) Lágy oszcillátor kell az erős fotoncsatoláshoz, de azt nehéz hűteni Magas hőmérsékleten is vannak visszatérések, de azok nem kvantumosak Még az összefonódás se mindig kvantumos: átmehet klasszikus korrelációba

A kritikus mozzanat a HŰTÉS ! sebességfüggő fénynyomás ~ csillapítás, melegítés nélkül!

a fénynyomás munkavégzése! Tükör-foton csatolás rezeg a tükör átadott impulzus pattogási frekvencia a fénynyomás munkavégzése!

Doppler-hűtés Γ v Ω<ω Atomok-ionok lézerhűtése: Doppler-hűtés Γ Ω ω v ħK Ω<ω lézer A felvett energiát le kell adni spontán emisszióval, az impulzus csökken ioncsapdában: OLDALSÁV-HŰTÉS a transzlációból kvantált rezgés lesz, az elektronszintek rezgési alnívókat kapnak 5 4 3 2 1 0 STIMULÁLT RAMAN: a rezonanciától elhangolva, azonnali visszapattanással 2 lézer kell hozzá, ~10 Ghz, de 100 Khz-re pontos! GHz („hordozó”): hiperfinom alszintek rezgés: ~10 MHz Itt az energia is csökken Nanomechanika: az impulzus az elsődleges, de rezgőmozgás

A késleltetett fény által okozott súrlódás Metzger & Karrai 2004 késleltetés, nem memória! 1 (nem csak fény) A késleltetett fény által okozott súrlódás

És mit várunk az egésztől? „aktív hűtés” a mozgás letapogatásán alapuló visszacsatolással Maxwell-démon Most ez a világcsúcs És mit várunk az egésztől?

1917-1977 Fényes Imre

Diósi Lajos Károlyházi Frigyes

BOHR Shut up and calculate! a Schrödinger-egyenlet lineáris a Born-szabály kvadratikus (de hát egyáltalán, véletlent generálni nemlineáris jelenségek szoktak!) Lehet ez a kettő egyetlen dinamikai törvény kétféle határesete? az átmenet vagy nagyon éles, vagy olyan paraméter szabályozza, amelyben még sokfelé nem jártunk. TÖMEG? BOHR Shut up and calculate! sztochasztikus redukció Bohmian mechanics

A nemlinearitás hatása sokféle lehet... a „kollapszusra” nincs kézenfekvő mechanizmus Kollapszus helyett összetartás? ÖNFÓKUSZÁLÁS Newton-Schrödinger (DIÓSI, PENROSE): a gravitációt egy potenciál írja le: Klasszikus külső tér a Schr-egyenletben VONZÓ, TÁVOLHATÓ ÖNKÖLCSÖNHATÁS!

Hogy keletkezik a véletlen? A gravitációtól összeragasztott dupla hullámcsomagra Ehrenfest-átlagolt mérőerő hat: 2 kiszökés ~ |c| Born-szabály G.T., PRA 69, 032110 (2004)

a macskapartnerek egymáshoz Légy a tejben: fénynél sebesebb jeladás??? Abner Shimony: „Békés egymás mellett élés a kvantummechanika és a relativitáselmélet között” GISIN, POLCHINSKI: a nemlinearitás megsérti a békés egymás mellett élést: jeladás kollapszuskor, jeladás a Shrödinger-macskapartnerek között  itt most nincs kollapszus a macskapartnerek egymáshoz NAGYON közel vannak

Valami destabilizálja az átlót... nemlokális gravitáció? KÉT DETEKTOR SOHASE SZÓL EGYSZERRE: most meg mitől? Valami destabilizálja az átlót... nemlokális gravitáció?

ÖSSZEFOGLALÁS van a fizikai világnak egy része, ahol még senki se járt: a minden repülő molekulánál nehezebb, de minden eddigi emberkéz gyártotta tárgynál könnyebb mozgó testek világa; kísérletező barátaink versengve építik a könnyűnél is könnyebb, hidegnél is hidegebb eszközöket; tükröket, SET-eket, CPB-ket aggatva rájuk, hogy lássuk a mozgásukat; mi kíváncsi teoretikusok próbáljuk megálmodni, hogy mozognak; lehet, hogy bennük van a kulcsa a kvantumosságnak

David Camp 1999