שירת האטום הבודד

יכולת להגביר את האות שבו אנו מבקשים להתמקד, והבלטתו מעל לסביבה הרועשת, הן תנאי בסיסי שבלעדיו קשה לתאר את העבודה במעבדות בתחומי מחקר רבים. שיטה אחת לעשות זאת, שפיתח הפיסיקאי רוברט דיקי מאוניברסיטתפרינסטון, מזכירה במידה רבה את העיקרון אשרמאפשר שידורי רדיו שבהם מועברים מסרים קוליים (שידור חדשות, מוסיקה) דרך סביבה רועשת מאוד (אוויר). כדי לעשות זאת יש לאפנן את גלי הקול שאנו מבקשים לשדר למרחקים, ולהרכיב אותם על גל נושא בתדירות גבוהה. כדי להאזין לשידור, עלינו להפעיל מקלט שמכוון לקלוט את הגל הנושא (למשל  FM 88 מגהרץ), ואז להפריד בין הגל הנושא לגל הרוכב, ולשחרר ולהגביר את הגל הרוכב, שהוא המוסיקה או תשדיר החדשות שלנו.

 

בדרך דומה פועלת אחת המערכות הנפוצות ביותר במעבדותיהם של פיסיקאים בכל העולם, וקרויה "מגבר מופע נעול", או בקיצור ממ"ן. מערכת זו מסוגלת להבחין בתכונת המופע של גלים. אות זה, שהוא בעל תדירות נמוכה, "רוכב" על אות בעל תדירות גבוהה. הממ"ן "נועל" את מופע הגל ומפריד אותו מהסביבה הרועשת - מה שמאפשר למדענים למדוד אותו בדייקנות.

 

לתורת הקוונטים יש הרבה מה לומר על יכולתנו לבצע תצפיות על העולם. מצד אחד, היא מטילה וקובעת מגבלות על יכולתנו לבצע מדידות מדויקות (עקרון אי-הוודאות המפורסם של הייזנברג). מצד אחר, היא נותנת בידינו דרכים וכלים להתגבר על המגבלות האלה. ד"ר רועי עוזרי, ותלמידי המחקר שלומי קוטלר, ניצן אקרמן, ינון גליקמן, ואנה קסלמן, מהמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, השתמשו בעקרונות תורת הקוונטים כדי לבנות גרסה קוונטית של ממ"ן, שמאפשרת לבודד ולמדוד את מופע הגל באמצעות הספין של אטום (יון) בודד. בפיתוח זה קבעו מדעני המכון שיא עולמי חדש במידת הרגישות של מדידות באמצעות ספין של אטום בודד. שיא חדש זה גבוה פי 100 מהשיא העולמי הקודם. מדידות אלה  מאפשרות הפרדה מרחבית גבוהה - בשיעור של כמיליארדית המטר.