REZGŐ TÜKRÖK A KVANTUMVILÁG HATÁRÁN

Az előadások a következő témára: "REZGŐ TÜKRÖK A KVANTUMVILÁG HATÁRÁN"— Előadás másolata:

1 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.

2

3 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?

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

5 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)

6 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

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

8 igazából így néz ki…

9 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

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

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

12 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

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

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

15 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 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

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

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

18 Fényes Imre

19 Diósi Lajos Károlyházi Frigyes

20 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

21 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!

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

23 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

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

25 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

26 David Camp 1999