แสงเลเซอร์สามารถเปลี่ยนวัสดุฉนวนตามปกติให้เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ และในทางกลับกัน ตามการคำนวณของนักฟิสิกส์ในสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร ความสำเร็จนี้ขึ้นอยู่กับการควบคุมควอนตัม แนวคิดที่ว่าเอาต์พุตของระบบสามารถปรับแต่งได้ตามต้องการโดยใช้ฟิลด์ที่แปรตามเวลาที่เหมาะสมที่อินพุต ในอนาคต พวกเขากล่าวว่า แผนการของพวกเขาอาจทำให้วัสดุในชีวิตประจำวันใช้
คุณสมบัติของระบบที่แปลกใหม่กว่า เช่น ตัวนำยิ่งยวด
เมื่ออยู่ในสภาวะสมดุล พฤติกรรมของระบบส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยลักษณะโดยธรรมชาติของมัน องค์ประกอบของทองคำและเหล็กที่แตกต่างกันมาก เช่น ให้คุณสมบัติทางเคมี ไฟฟ้า และแม่เหล็กที่แตกต่างกันมาก แต่ตามที่เจอราร์ด แมคคอลแห่งมหาวิทยาลัยทูเลนในนิวออร์ลีนส์ชี้ให้เห็น คุณสมบัติเหล่านั้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการใช้ฟิลด์ที่แปรผันตามเวลากับสาร ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะเป็นสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น เลเซอร์ “ระบบขับเคลื่อนมี ‘ความเป็นสากล’ แบบหนึ่ง” เขากล่าว “ซึ่งพวกเขาสามารถแสดงพฤติกรรมที่สังเกตได้เกือบทั้งหมดที่คุณเลือก โดยที่คุณสามารถหาสนามการขับขี่ที่เหมาะสมได้”
ในงานล่าสุด McCaul และ Tulane’s Denys Bondarพร้อมด้วยเพื่อนร่วมงานที่ King’s College London และ US Army Research Laboratory ในรัฐแมรี่แลนด์ ได้คิดค้นกรอบทฤษฎีใหม่สำหรับการควบคุมคุณสมบัติของระบบโดยใช้ลำแสงเลเซอร์ซึ่งสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะแปรผันตามเวลาในช่วงเวลาหนึ่ง วิธีการที่กำหนดไว้อย่างดี การควบคุมที่สอดคล้องกันนี้ถูกใช้ไปแล้วในหลาย ๆ แอปพลิเคชัน เช่น การใช้พัลส์ความถี่วิทยุเพื่อเตรียมสถานะของควอนตัมบิตที่ใช้ในการทดลองด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านิวเคลียร์
ไฮโดรเจนเลียนแบบอาร์กอนเมื่อสามปีที่แล้ว
Herschel Rabitz , Bondar และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยพรินซ์ตันแสดงให้เห็นในทางทฤษฎีว่าการควบคุมควอนตัมสามารถใช้เพื่อแสดงผลลัพธ์ของระบบทางกายภาพที่แตกต่างกันสองระบบ – เพื่อให้ระบบหนึ่งเลียนแบบอีกระบบหนึ่ง ระบบที่เป็นปัญหาคืออะตอมของอาร์กอนและไฮโดรเจน โดยนักวิจัยของพรินซ์ตันคำนวณว่าชีพจรเลเซอร์ที่มีรูปทรงเหมาะสมที่ยิงไปที่อะตอมไฮโดรเจนจะบังคับให้อะตอมนั้นปล่อยแสงด้วยสเปกตรัมเดียวกับอาร์กอนอย่างไร
ตอนนี้ McCaul และเพื่อนร่วมงานได้ขยายแนวคิดนี้ไปยังระบบต่างๆ ในร่างกาย และโดยเฉพาะอย่างยิ่งกับวัสดุที่เป็นของแข็ง ในการทำเช่นนั้น พวกเขาใช้แบบจำลองหนึ่งมิติของ Fermi-Hubbard ซึ่งเป็นการแทนแบบดึงลงของของแข็งที่ประกอบด้วยโครงตาข่ายของอิเล็กตรอนที่มีปฏิสัมพันธ์ แบบจำลองนี้สามารถทำนายคุณสมบัติของวัสดุได้หลากหลาย รวมถึงการที่ระบบเป็นตัวนำหรือไม่ เพียงแค่เปรียบเทียบพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของอิเล็กตรอน
เมื่อสัมผัสกับเลเซอร์ วัสดุจะดูดซับพลังงานจากลำแสง ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้ ในทางกลับกัน การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสามารถสร้างแสงได้ แต่ประเภทของสเปกตรัมของกระแสและการปล่อยมลพิษที่เกิดขึ้นในลักษณะนี้ขึ้นอยู่กับว่าวัสดุอยู่ในขั้นตอนการนำไฟฟ้าหรือฉนวน กลุ่มแองโกล-อเมริกันได้แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนแปลงฟิลด์ที่เข้ามาในลักษณะที่จะแปลงสเปกตรัมการแผ่รังสีของตัวนำให้เป็นฉนวน และในทางกลับกัน ดังนั้นพวกเขาจึงคาดการณ์ว่าควรจะสามารถพลิกของแข็งระหว่างขั้นตอนการเป็นฉนวนและการนำไฟฟ้าได้โดยการออกแบบสนามเลเซอร์ที่ขับอย่างระมัดระวัง
ความสัมพันธ์ที่ไม่เชิงเส้นมาก
ความสามารถในการกำหนดคุณสมบัติของระบบด้วยวิธีนี้ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นเส้นตรงมากระหว่างผลลัพธ์ของวัสดุและสนามเลเซอร์ที่อินพุต นั่นทำให้การควบคุมอินพุตนั้นไม่ตรงไปตรงมา ในการทำเช่นนั้น นักวิจัยได้ปรับเทคนิคที่เรียกว่าการควบคุมการติดตามเพื่อจัดการกับเรื่องที่ซับซ้อนในชีวิตประจำวันซึ่งจำลองด้วยโครงตาข่าย แทนที่จะคำนวณค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสนามเลเซอร์ในแต่ละช่วงเวลา แทนที่จะใช้สมการการเคลื่อนที่แบบไม่เชิงเส้นซึ่งจะคำนวณสนามใหม่อย่างต่อเนื่องโดยใช้เอาต์พุตของระบบ ซึ่งเป็นสิ่งที่พวกเขาพบว่าสามารถดำเนินการได้อย่างมีประสิทธิภาพในขณะที่หลีกเลี่ยงภาวะเอกฐานที่ไม่ใช่ทางกายภาพ .
McCaul ชี้ให้เห็นว่ารูปแบบที่ใช้เลเซอร์นี้ไม่สามารถกำหนดมูลค่าของทุกสิ่งที่สังเกตได้ในระบบ ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนมวลของโปรตอนจะเป็นการจำกัด อย่างไรก็ตาม เขากล่าว คุณสมบัติของวัสดุส่วนใหญ่ที่ศึกษาในการทดลองนั้นเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าในธรรมชาติ ดังนั้นจึงสามารถมีอิทธิพลได้
“ถ้ามันโง่เหมือนเป็ด”เขายังให้เหตุผลว่าความแตกต่างระหว่างรูปลักษณ์และพฤติกรรมของระบบเป็นปัญหาเชิงความหมาย “เราสามารถกำหนดสถานะของสสารตามพฤติกรรมที่เราสังเกตได้เท่านั้น” เขากล่าว “ดังนั้น หากเราสามารถเลียนแบบสิ่งนั้นได้ ระบบของเราจะกำหนดสถานะของสสารนั้นโดยปริยาย ถ้ามันดื้อเหมือนเป็ด…” การควบคุมควอนตัมของปฏิกิริยาเคมีที่ทำได้ด้วยอิเล็กตรอน
McCaul กล่าวว่าการประยุกต์ใช้งานที่เป็นไปได้อย่างหนึ่งคือ “การสร้างฮาร์โมนิกสูง” ซึ่งผลิตแสงที่มีความถี่หลายเท่าของภาคสนามที่ขับเคลื่อนระบบ วิธีหนึ่งในการตรวจสอบระบบที่มีขนาดเล็กมากหรือระบบอายุสั้น คือต้องทนทุกข์ทรมานจากข้อเท็จจริงที่ว่าฮาร์โมนิกมีลำดับความสำคัญน้อยกว่าการแผ่รังสีขับ แต่รูปแบบใหม่นี้แสดงให้เห็นว่าเป็นไปได้ที่จะเพิ่มความเข้มของฮาร์โมนิกตัวใดตัวหนึ่งที่ผลิตขึ้น เนื่องจากสเปกตรัมเป็นพารามิเตอร์ของแบบจำลองการติดตาม แม้ว่าการปรับปรุงจริงจะขึ้นอยู่กับประเภทของเลเซอร์และฮาร์ดแวร์อื่นๆ ที่มีอยู่ McCaul เชื่อว่าแนวทางใหม่นี้ “ยังคงเป็นช่องทางที่มีแนวโน้มดี” ในการสร้างฮาร์โมนิกสูง
เมื่อมองไปข้างหน้า นักวิจัยยังตั้งเป้าที่จะแสดงให้เห็นว่าแผนงานของพวกเขาอาจสร้างตัวนำยิ่งยวดชนิดใหม่หรือเพิ่มอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของวัสดุที่มีตัวนำยิ่งยวดอยู่แล้ว George Boothจาก King’s College London ซึ่งทำงานวิจัยด้วย ชี้ให้เห็นว่าตัวนำยิ่งยวดไม่ได้ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางแสงของระบบทั้งหมด อย่างไรก็ตาม เขากล่าว ควรจะเป็นไปได้ที่จะออกแบบพัลส์เลเซอร์ที่ทำให้ระบบหนึ่งสามารถเลียนแบบคุณสมบัติตัวนำยิ่งยวดของอีกระบบหนึ่งได้
Credit : mypercu.net ondrejsury.net ottawahomebuilders.net pandorajewellerybuy.org percepcionsonora.com
