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量子比特將用於探測光中的暗物質

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假設我們周圍宇宙中的絕大多數物質都是暗物質。 據信只有大約 15% 是可見的和有形的物質,其餘的 85% 是暗物質,一直沒有被確定。 美國科學家提出了一種實驗方案,可以幫助實驗檢測暗物質的存在,為此他們開始使用超導量子比特。

費米實驗室和芝加哥大學的物理學家開發了一項新實驗,在此期間,將有可能尋找兩種被提議作為暗物質候選者的假設粒子——暗光子和軸子。 前者可以與普通光子混合,但同時必須有質量,後者在一定條件下可以分裂成兩個光子。 這些候選者中的每一個都可能在普通光子不應該出現的地方表現出來。 一個暗光子可以自發地變成一個普通光子,而一個軸子在與磁場相互作用時可以發射出兩個普通光子。

量子技術
實驗方案

研究人員已經開發出一種裝置,可以阻擋普通光子並放大任何可能由與暗物質(暗光子或軸子)相互作用產生的光子。 檢測電路包括一個由純度為99,9999%的鋁製成的超導微波諧振器。 諧振器內部是一個超導量子比特形式的天線。 如果光子突然出現在那裡,她將在諧振器中檢測到光子。

量子技術

諧振器和量子比特被冷卻到非常非常接近絕對零到 -273,1°C 的溫度(絕對零處於 -273,15°C 的水平)。 該系統能夠在該粒子的 50 μs 壽命期間捕獲多達 500 次光子,這對於可靠地確認其在隔離諧振器中的外觀是必要的。

研究人員說,理想情況下,諧振器和量子比特的溫度應該降低到 -273,14°C,然後背景噪聲及其對量子比特的影響就會完全消除,但今天這在技術上是不可能的。 需要注意的是,目前還沒有進行暗物質搜尋實驗。 這只是一個概念,研究人員告訴《物理評論快報》。

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