menu close Teknologiens Mediehus
person Konto arrow_drop_down
Wheatstonebroen er en klassisk metode til præcisionsmåling af elektrisk modstand kendt af enhver elektroingeniør.
Den benyttes til bestemmelse af værdien af en ukendt elektrisk modstand ved at indsætte modstanden i et elektrisk kredsløb, hvor man også har to modstande med faste kendte modstandsværdier og en tredje modstand, hvis modstandsværdi kan reguleres.
I en artikel i Physical Review Letters har ph.d.studerende Kasper Poulsen fra Aarhus Universitet sammen med sin vejleder professor Nikolaj Zinner beskrevet en kvanteudgave af Wheatstonebroen, som kan bruges til at bestemme koblingsstyrken mellem to spinsystemer.
Spin er en kvanteegenskab knyttet til partikler som elektroner og fotoner, som bl.a. kan udnyttes inden for spintronik, der er en form for elektronik, hvor man ikke udnytter elektronens ladning men elektronens spin i forskellige former for komponenter. Lige så vel, som man kan have en elektrisk strøm af ladning, kan man have en spin-strøm i et system.
I kvantesystemer baseret på entanglement, som er grundlaget for kvanteinformation, kvantecomputere og kvantesensorer er det også partiklernes spin, som er sammenfiltret,
Den klassiske Wheatstonebro blev allerede beskrevet første gang i 1833 af Samuel Hunter Christie, men det var Charles Wheatstone som i 1843 generaliserede metoden og gjorde den populær.
Som en lille sidebemærkning kan det anføres, at Wheatstone 20 år tidligere. da han kun var 21 år gammel, havde overværet H.C. Ørsteds underholdende eksperimenter med klangfigurer, hvor han blev meget betaget af den ‘eminente danske filosofs’ kunnen.
Kvante-wheatstonebroen er baseret på, at man har fire spin-systemer forbundet med hinanden på samme måde som modstandene i den klassiske Wheatstonebro og hvor man kender alle koblingsstyrker undtagen en.
Ideen er nu, at man sender en spinstrøm gennem systemet på samme måde, som der går en ladningsstrøm gennem den klassiske Wheatstonbro. Det kræver i den klassiske Wheatstonebro en spændingsforsyning.
I kvanteudgaven opnår man spinstrømmen ved at holde en af spintilstandene varm og en anden kold under påvirkning af magnetfelter, som vist i figuren i toppen af denne artikel.
Spinstrømmen afhænger nu af alle koblingsparametrene mellem spinsystemerne. Man regulerer på en af koblingsstyrkerne mellem to kvantebit, til spinstrømmen bliver maksimal på samme måde. som man regulerer en modstand i den klassiske Wheatstonebro.
I den videnskabelige artikel beskriver Kasper Poulsen & Co. præcist, hvordan dette giver mulighed for at bestemme den ukendte koblingsstyrke.
Der er udelukkende tale om en teoretisk forklaring på, hvordan metoden skal implementeres, men i artiklen beskrives det også, hvordan i forskellige praktiske systemer burde kunne udnytte teknikken i praksis.
Kasper Poulsen beretter, at kendskabet til koblingsstyrker bl.a. er meget relevant for første generation af kvantecomputere, hvor man ikke har implementeret metode til fejlkorrektion.
