Warmte als getuige: nieuwe methode vereenvoudigt detectie van kwantumeigenschappen

Een nieuwe methode vereenvoudigt het detecteren van kwantumeigenschappen door warmte als getuige te gebruiken, waardoor directe meting niet meer nodig is. De aanpak, ontwikkeld door wetenschappers van de Technische Universiteit van Denemarken en de Jagiellonian Universiteit in Polen, verbindt thermodynamica met kwantuminformatietheorie, geïnspireerd door de demon van Maxwell. De studie, gepubliceerd in Physical Review Letters, beschrijft in detail hoe kwantumsystemen eigenschappen onthullen door warmte uit te wisselen met hun omgeving. Traditionele methoden laten de kwantumtoestand instorten en introduceren ruis. Deze nieuwe aanpak meet een thermische ancilla, of warmtebad, die als omgeving fungeert. Coherentie beïnvloedt de energieoverdracht, waardoor indirecte detectie mogelijk is. Een kwantumgeheugen fungeert als een katalysator en vormt kwantumverbindingen waardoor warmte op unieke manieren kan stromen, afhankelijk van kwantumeigenschappen zoals verstrengeling. De onderzoekers demonstreerden de aanpak met verstrengelingsdetectie en coherentiecertificering, waarbij de implementatie in experimentele opstellingen zoals nucleaire magnetische resonantie (NMR) en caviteit-QED met supergeleidende qubits werd benadrukt. Andere platforms, zoals single-elektronenapparaten en gevangen ionen, kunnen de resultaten ook verifiëren. Dit onderzoek opent wegen voor het bestuderen van kwantumeigenschappen en kan een cruciale rol spelen bij de ontwikkeling van praktische kwantumtoepassingen.