1. Ana Sayfa
  2. BİLİM
  3. Gürültü Enerji Akışını Artırıyor
Trendlerdeki Yazı

Gürültü Enerji Akışını Artırıyor

e13_1_medium_bilgilobi
1

Rasgele dalgalanmaların dalgaların yayılmasına yardımcı olduğu kuantum etkisi, on atomluk bir zincirde gösterilmiştir.

Yararlı gürültü. Elektronik devletlerdeki bozukluklar, üst üste kalmış on kalsiyum iyonu halinde bulunan iyonlar arasında enerji akışını engelleyebilir. Ancak sisteme gürültü eklemek enerji akışını artırabilir.

Elektronlar iletken bir malzemede hareket ettiğinde veya güneş ışığından emilen enerji fotosentez sırasında moleküller arasında kaydırıldığında, kuantum mekaniğinin dalga denklemleri kullanılarak işlem tanımlanabilir. Dalga girişimi, yükün veya enerjinin taşınmasının baskılanmasına yol açabilir, ancak, karşı taraf olarak, termal gürültü gibi rastgele dalgalanmalar bu taşınmayı gerçekten iyileştirebilir. Araştırmacılar, sistemdeki düzensizliğin ve gürültünün dikkatlice kontrol edilebildiği on atomlu bir zincirde enerji taşınması için bu etkilerin her ikisini de göstermiştir. Bu tür etkileri temiz ve iyi kontrol edilen bir deneyde çalışmak, elektronik ve optik cihazlarda olduğu gibi daha büyük ve daha karmaşık durumlarda nasıl çalıştıklarını daha iyi anlayabilmenize yol açabilir.

Bir elektrik akımı bir dalga olarak tanımlanabilir, ancak diğer enerji taşıma türleri de olabilir. Örneğin, bir bileşenden diğerine hareket eden bir enerji dalgası olarak temsil edilebilen, fotonların bir dizi emme ve emisyon olayı olarak atomlar veya moleküller arasında enerji aktarılabilir. Dalgalar adımda kalırsa, tutarlı oldukları söylenir, bu durumda yapıcı girişim (tepe noktalarının ve olukların hizalanması) yük veya enerji akışını artırabilir. Ancak, atomların kafesindeki yabancı maddeler veya kusurlar gibi bozukluklar, akışı tamamen bastırmak için ortalama olan tutarlı tahribatlı girişime (olukları iptal eden tepe noktaları) neden olabilir. Belirli bir bölgedeki enerji akışını durdurabilen veya durdurabilen bu baskılamaya Anderson yerelleştirmesi adı verilir.

eorik çalışmalar, bu kuantum dalgalarındaki gürültünün, örneğin termal dalgalanmalardan olduğu gibi, Anderson lokalizasyonunu parçalama ve taşımayı artırmanın şaşırtıcı bir etkisi olabileceğini öngörmüştür. Bu artış, gürültü dalgaların tutarlılığını tahrip ettiği ve böylece tutarlı yıkıcı girişim olasılığını ortadan kaldırdığı için oluşur. Etkisi çevre yardımlı kuantum taşınımı (ENAQT) olarak bilinir ve daha önce optik fiberlerden  süper iletken devrelere kadar değişen sistemlerde rapor edilmiştir . ENAQT’nin fotosentetik enerji transferinde de çalışabileceği ileri sürülmüştür, ancak bu hipotez kanıtlanmamıştır.

Önceki ENAQT çalışmalarının çoğu, sadece birkaç makroskopik ve bu nedenle kontrol edilmesi zor bileşenler kullanmıştır veya gerçek malzemelerle ilgili olamayacak kadar az bileşen içermektedir. Avusturya’nın Innsbruck kentinde Kuantum Optik ve Kuantum Bilimi Enstitüsü’nden temiz, iyi tanımlanmış, çok partiküllü bir sistemdeki etkiyi araştırmak için çalışma arkadaşları ve arkadaşları, elektrikle serbest alanda asılı duran on kalsiyum iyonu içinde çoğaldılar. alanlar.

Kapana kısılmış iyon dizisi esasen bir boyutlu bir kristaldi. Araştırmacılar iyonları iki elektronik durum arasında değiştirebilir ve bir lazer darbesi kullanarak dizinin içine enerji enjekte edildiğinde, enerjinin dalga boyunca iyon dizisinden iyona geçişini izleyebilirler. Sistemi biraz düzensiz hale getirmek ve Anderson lokalizasyonunu uyarmak için, zincir boyunca iyonların geçiş enerjilerini, her birini farklı yoğunlukta bir ışın ile heyecanlandırarak değiştirebilirler. Roos, “On ayrı ışınla“ Kısa zaman ölçeklerinde açılıp kapatılabilen çok kontrollü bir şekilde hastalık yaratabiliriz ”diyor.

Takımın denemelerinde, düzensizliğin derecesi yüksek olduğunda, zincir boyunca enerji taşınımının beklendiği gibi Anderson yerelleşmesi tarafından düşürüldüğünü buldular. Ancak Roos ve arkadaşları, her bir iyonu heyecanlandıran ışın yoğunluğunu hızla değiştirerek dizisine gürültü çıkardıklarında, geçiş frekansları “sallandı”, işler değişti. ENAQT tahminleri ile tutarlı olarak nakliye verimliliği artan gürültü seviyesi ile artmıştır.

Bununla birlikte, eğer gürültü çok büyükse, kuantum Zeno etkisi denilen enerji nakliyesi sayesinde enerji aktarımı tekrar azalmıştır: İyon dizisi deneylerinde, yüksek seviyede gürültü, kuantum mekaniğine göre, tekrarlanan gözlemlerin etkisini taklit etmektedir. , bir sistemi dondurup herhangi bir durum değişikliğini bastırabilir.

Roos, ekibinin kurulumunun bu tür kuantum etkilerinin “ağ bağlantısı üzerinde mükemmel bir kontrole sahip olduğumuz, siteler arasında bağlantı kuvvetleri, [ve] yerel düzensizlik arasındaki bağlantı güçleri” üzerinde yapılan yapay olarak tasarlanan kuantum sistemlerinde çalışılmasına izin verdiğini söylüyor. ENAQT veya daha genel olarak etkilenen taşıma süreçleri Tokyo, RIKEN’de bulunan kuantum fizikçisi Clemens Gneiting’in, çevreleri tarafından geniş bir sistem yelpazesinde ortaya çıkabileceğini ve araştırılmasının çok önemli olduğunu söylüyor. “Bunu burada yüksek hassasiyetle inceleyebilecekler ve sistemin kuantum seviyesindeki temiz kontrolü teori ile net bir karşılaştırma yapılabilmesini sağlıyor.”

Kaynak : https://physics.aps.org/articles/v12/13

Yorum Yap

Yorum Yap