Kvant Şəbəkəsi Qaranlıq Maddəni Aşkar Etməyə Hazırlaşır

Qalaktikaların toxunulmazlığını təmin edən, lakin birbaşa müşahidə edilə bilməyən qaranlıq maddəni aşkar etmək fizika sahəsindəki ən böyük sirr olaraq qalır. Elm adamları qaranlıq maddənin çox zəif, lakin aşkarlana bilən izlər buraxdığına inanırlar. Yaponiyanın Tohoku Universitetindən olan bir qrup tədqiqatçı bu kiçik siqnalları tapmaq üçün kvant sensorlarını bir-birinə bağlayan yeni bir üsul təklif edib. Bu strategiya adi alətlərin ötürəcəyi çox kiçik dəyişiklikləri ölçmək üçün kvant fizikasının prinsiplərini istifadə edir. Sensorları xüsusi olaraq hazırlanmış şəbəkələrə birləşdirməklə, tədqiqatçılar qaranlıq maddənin əlamətlərini indiyə qədər görülməmiş dəqiqliklə tapmağa nail ola biləcəklərini düşünürlər.

Bu metodun əsası superkeçirici kubitlərə – həddindən artıq aşağı temperaturlarda işləyən kiçik elektron dövrələrə əsaslanır. Bu kubitlər adi kvant hesablama sistemlərində işləsələr də, bu halda onlar yüksək həssas detektor rolunu oynayırlar. Bu yanaşma komanda işinə bənzəyir: tək bir sensor zəif siqnalı qaçırsa, birləşdirilmiş kubitlər şəbəkəsi onu asanlıqla gücləndirib tanıya bilir. Tədqiqatçılar dörd və doqquz kubitdən istifadə edərək, halqa, xətt və ulduz kimi fərqli şəbəkə növlərini sınaqdan keçirdilər. Onlar kvant vəziyyətlərini dəqiq hazırlamaq və ölçmək üçün maşın öyrənmə alqoritminə bənzər bir texnika olan varyasiyalı kvant metroloqiyasını tətbiq etdilər. Həmçinin, nəticələrin dəqiqliyini yüksəltmək və kənar səs-küyü azaltmaq üçün Bayesi qiymətləndirmə üsulundan istifadə olundu.

Tədqiqat nəticələri göstərdi ki, xüsusi qurulmuş şəbəkələr, hətta sistemə real mühitdəki səs-küy daxil edildikdə belə, ənənəvi yanaşmalardan qat-qat üstün performans sərgilədi. Bu nailiyyət, həmin metodun hazırda mövcud olan kvant avadanlıqlarında artıq tətbiq edilə biləcəyinə işarə edir. Tədqiqatın rəhbəri Dr. Le Bin Ho qeyd edib ki, "Bizim əsas hədəfimiz kvant sensorlarını elə təşkil etmək və tənzimləmək idi ki, onlar qaranlıq maddəni daha etibarlı şəkildə aşkar etsinlər. Şəbəkənin düzgün qurulması həssaslığın artırılmasında əsas amildir və biz bunu nisbətən sadə dövrələrdən istifadə edərək göstərdik." Bu uğur kvant sensorlarının laboratoriya şəraitindən kənarda, real dünya alətlərində istifadəsinə qapı açır. Məsələn, bu texnologiya gələcəkdə GPS sistemlərinin dəqiqliyini yüksəldə, MRT cihazlarında beyin skanlarının keyfiyyətini artıra və ya gizli yeraltı quruluşları tapmağa kömək edə bilər.

Dr. Ho əlavə edib ki, bu cür diqqətlə dizayn edilmiş kvant şəbəkələri dəqiq ölçmə imkanlarının sərhədlərini xeyli genişləndirir. Qaranlıq maddə axtarışından başqa, bu metodun tətbiqi kvant radar sistemlərində, qravitasiya dalğalarının aşkarlanmasında və çox yüksək dəqiqlikli vaxtölçmə işlərində böyük sıçrayışlara yol aça bilər. Tohoku Universiteti komandası indi bu üsulu daha böyük sensor şəbəkələrində sınaqdan keçirməyi və səs-küyün təsirinə qarşı daha dayanıqlı sistemlər qurmağı qarşısına məqsəd qoyub. Tədqiqatın detalları 1 oktyabr 2025-ci ildə "Physical Review D" elmi nəşrində çap edilib.