Armia amerykańska inwestuje w badania kwantowe, które badają wpływ drgań na zachowanie elementów elektronicznych w ultracienkich materiałach. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside badają, czy te wibracje kwantowe, zwane efektami wibracyjnymi, mogą przekształcić systemy gromadzenia energii i obliczenia.
Centrum Wibroniki Kwantowej w Energii i Czasie (QuVET) skupia ekspertów z zakresu fizyki, chemii, inżynierii i biochemii, aby zbadać te interakcje w układach biologicznych i syntetycznych. Celem badaczy jest ustalenie, czy funkcja fali kwantowej przeskoczy granicę, czy pozostanie w swojej pierwotnej pozycji. „Pomysł jest taki, że wibracje mogą stać się regulatorem umożliwiającym przyszłe „kwantowe przełączniki wibracyjne”, które będą wykorzystywać wibracje kryształów do włączania i wyłączania przejść kwantowych” – powiedział Nathaniel Gabor, profesor fizyki i astronomii.
Zrozumienie tego procesu przełączania ma kluczowe znaczenie dla udoskonalania technologii takich jak wytwarzanie energii słonecznej. Energia wytworzona ze światła musi szybko rozdzielić się na wolne ładunki, aby uniknąć rozproszenia w postaci ciepła lub ponownej emisji w postaci światła. Gabor zauważył, że systemy biologiczne skutecznie wydobywają energię, a jego zespół stara się odtworzyć tę wydajność w materiałach sztucznych. Mechanizmy obserwowane podczas fotosyntezy, podczas której wzbudzenia kwantowe przemieszczają się między cząsteczkami aż do osiągnięcia centrum reakcji, mogą dostarczyć nowych form kontroli kwantowej w urządzeniach syntetycznych.
Armia finansuje te badania w ramach grantu Multidyscyplinarnej Inicjatywy Badawczej Uniwersyteckiej od Biura Badań Armii Dowództwa Rozwoju Zdolności Bojowych. Kierownik programu Tania Paskova stwierdziła, że zrozumienie efektów wibracyjnych może mieć kluczowe znaczenie dla opracowania przyszłych sztucznych systemów biologicznych do zastosowań wojskowych. „To badanie odpowiada na najważniejsze pytania naukowe, które mogą odegrać kluczową rolę w zrozumieniu i kontrolowaniu efektów wibracyjnych” – powiedziała.
Armia dostrzega poważne wyzwania w przełożeniu wyników badań laboratoryjnych na praktyczne zastosowania. Większość eksperymentów kwantowych wymaga niskich temperatur i kontrolowanych ustawień, które nie nadają się do warunków na polu bitwy. Koncentrując się na badaniach podstawowych, a nie na bezpośrednich prototypach, armia wskazuje na długoterminową strategiczną inwestycję w fizykę kwantową, której opracowanie może zająć dziesięciolecia. Powodzenie tej inwestycji zależy całkowicie od przyszłych wyników eksperymentów, które są wciąż w toku.
