Существует распространенное мнение, что посторонние звуки ухудшают качество и результативность передачи сигналов, включая энергию. Однако, по мнению исследователей, шум можно использовать для улучшения передачи энергии.
Ученые из различных австрийских и немецких организаций выяснили, что добавление шума извне в цепь ионов способно повысить эффективность передачи энергии. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи описывают свои эксперименты и объясняют, почему результаты могут быть полезны их коллегам.
Предыдущие исследования демонстрировали, что квантово-механические уравнения способны описывать движение электронов через проводящие материалы. Однако в реальных условиях это движение может быть нарушено воздействием шума окружающей среды, что приводит к снижению эффективности передачи энергии. Более ранние работы также указывали на возможность описания электрического тока, проходящего через материал, как на волну. Если такие волны сохраняют синхронность, их можно классифицировать как когерентные. Однако шум или дефекты в атомной решетке способны нарушить эти волны и, как следствие, уменьшить их поток. Данное подавление известно как локализация Андерсона. В новой работе исследователи показали, что локализации Андерсона можно преодолеть при помощи шума окружающей среды.
Работа включала в себя отделение десяти ионов кальция и удержание их в пространстве в виде линии — одномерного кристалла. Для изменения состояния ионов применялись лазеры. Энергия подавалась на линию ионов с использованием лазерных импульсов. Данная установка предоставила ученым возможность наблюдать перемещение энергии вдоль линии от одного ее конца к другому. Локализация Андерсона создавалась путем воздействия отдельных лазеров на каждый ион, что привело к формированию ионов с различной интенсивностью. Определенная степень беспорядка команда создала шум путем случайного изменения интенсивности лучей, выпущенных по отдельным ионам. Это привело к колебанию частот. Команда выяснила, что это колебание позволило энергии передвигаться между ионами и преодолевать локализации Андерсона.
По мнению исследователей, существовал определенный предел возможностей системы: чрезмерный шум препятствовал передаче энергии, что было вызвано квантовым эффектом Зенона. Специалисты полагают, что их разработка может оказаться ценной для коллег, поскольку позволяет изучить квантовые эффекты в искусственно созданной квантовой системе.