Forskare vid University of Oxford har för första gången demonstrerat kvadskvisning, en kvanteffekt av fjärde ordningen, med hjälp av en enskild fångad jon. Genombrottet, som publicerades den 1 maj i Nature Physics, introducerar en ny metod för att konstruera komplexa kvantinteraktioner. Detta framsteg skulle kunna förbättra kvantsimulering, mätteknik och beräkningar.
Forskare vid University of Oxford har utvecklat en teknik som kombinerar två precisionsstyrda krafter på en enskild fångad jon för att generera avancerade former av skvisning (squeezing). Dessa inkluderar standard-skvisning, triskvisning och kvadskvisning – en interaktion av fjärde ordningen som tidigare varit utom räckhåll. Metoden utnyttjar icke-kommutativitet, där ordningen på krafterna förändrar resultatet, vilket förstärker effekterna mer än 100 gånger snabbare än konventionella tillvägagångssätt, enligt huvudförfattaren Dr. Oana Băzăvan från Oxfords institution för fysik.Dr. Băzăvan förklarade: ”I laboratoriet ses icke-kommuterande interaktioner ofta som ett irritationsmoment eftersom de introducerar oönskad dynamik. Här tog vi det motsatta tillvägagångssättet och använde den egenskapen för att generera starkare kvantinteraktioner.” Genom att justera frekvenser, faser och styrkor växlade teamet mellan olika skvisningsnivåer samtidigt som bruset minimerades. Mätningar av jonens kvantrörelse bekräftade distinkta mönster för varje ordning av skvisning.Arbetet bygger på en teori från 2021 av Dr. Raghavendra Srinivas och Robert Tyler Sutherland. Medförfattaren Dr. Srinivas sa: ”I grunden har vi demonstrerat en ny typ av interaktion som låter oss utforska kvantfysik i outforskat territorium, och vi är genuint förväntansfulla inför de upptäckter som väntar.”Forskare arbetar nu med att utöka tekniken till system med flera moder och kombinera den med spinnmätningar för att simulera gitter-gauge-teorier. Tillvägagångssättet använder befintliga verktyg för kvantplattformar, vilket potentiellt kan bredda dess tillämpningar inom precisionsmätningar och kvantdatorer.