เมื่อไม่กี่เดือนก่อน ฉันได้เขียนบล็อกเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ของ NASAที่อยู่ในจุดที่มีปัญหา เนื่องจากยานอวกาศปิดตัวลงและเข้าสู่ “เซฟโหมด” ปัญหาคือ “วงล้อปฏิกิริยา” ที่มีลักษณะคล้ายไจโรสโคปสองในสี่ที่ช่วยให้กล้องโทรทรรศน์นิ่งและชี้ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งได้หัก ตั้งแต่เดือนพฤษภาคม นักวิจัยได้มองหาแนวทางและวิธีการแก้ไขปัญหาหรือแก้ไขปัญหาดังกล่าว
น่าเสียดาย
ที่หลังจากวิเคราะห์และทดสอบระบบแล้วทีมงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ได้ตัดสินใจยุติความพยายามในการฟื้นฟูยานอวกาศให้กลับสู่การทำงานปกติ และตอนนี้กำลัง “พิจารณาว่างานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ ใดบ้างที่สามารถทำได้ในสภาพที่เป็นอยู่”
ในช่วงต้นเดือนสิงหาคม วิศวกรของภารกิจได้ดำเนินการ “การทดสอบประสิทธิภาพระดับระบบ” เพื่อประเมินประสิทธิภาพปัจจุบัน และพบว่าวงล้อที่ล้มเหลวในปีที่แล้วไม่สามารถให้ความแม่นยำที่ชี้ว่าต้องรวบรวมข้อมูลได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นพวกเขาจึงให้กลับสู่ “โหมดสลีป” ซึ่งเป็นการกำหนดค่าที่เสถียร
ซึ่งใช้เครื่องขับดันเพื่อควบคุมการชี้ของมันโดยใช้เชื้อเพลิงน้อยที่สุด โชคดีที่เคปเลอร์ได้บรรลุวัตถุประสงค์ของภารกิจหลักในเดือนพฤศจิกายน 2555 และประสบความสำเร็จอย่างมาก : เคปเลอร์ยืนยันดาวเคราะห์นอกระบบ 135 ดวงและระบุผู้สมัครได้มากกว่า 3,500 คน จากนั้น
จึงเริ่มภารกิจขยายระยะเวลาสี่ปี ซึ่งบัดนี้ได้ยุติลงแล้ว แต่ทั้งหมดยังไม่สูญหายไป ประการหนึ่ง มีข้อมูลจำนวนมหาศาลจากเคปเลอร์ที่ยังรอการศึกษาและวิเคราะห์ ซึ่งน่าจะทำให้นักดาราศาสตร์และนักล่าดาวเคราะห์ยุ่งอยู่พักหนึ่ง ทีมงานของเคปเลอร์ยังพยายามนึกถึงข้อสังเกตอื่นๆ
ที่กล้องโทรทรรศน์ยังสามารถสร้างได้ (โดยไม่ต้องใช้ล้อของมัน) ซึ่งยังคงมุ่งเน้นไปที่การวิจัยดาวเคราะห์นอกระบบ การดำเนินการนี้จะ ผ่านการโจมตีแบบสองแง่สองง่าม การศึกษาทางวิศวกรรมจะกำหนดการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นสำหรับการดำเนินภารกิจเคปเลอร์แบบ “สองล้อ”
ในขณะที่
นักวิทยาศาสตร์ของเคปเลอร์ก็กำลังมองหาแนวคิดจากชุมชนการศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบ“ในตอนเริ่มต้นภารกิจของเรา ไม่มีใครรู้ว่าดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกมีอยู่มากมายในกาแลคซีหรือไม่ หากสิ่งเหล่านี้หายาก เราอาจอยู่คนเดียว” วิลเลียม โบรุคกีหัวหน้านักวิจัยด้านวิทยาศาสตร์ของเคปเลอร์ที่ศูนย์วิจัย
ในสหรัฐอเมริกา กล่าว “ตอนนี้ เมื่อเสร็จสิ้นการสังเกตการณ์ของเคปเลอร์ ข้อมูลนี้มีคำตอบสำหรับคำถามที่เป็นแรงบันดาลใจในภารกิจ: โลกอยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้ของดาวต่างๆ เช่น ดวงอาทิตย์ของเรา มีอยู่ทั่วไปหรือหายากหรือไม่” ในขณะเดียวกันการประชุม ครั้งที่สองจะมีขึ้นในเดือนพฤศจิกายนปีนี้
เมื่อฟลักซ์แม่เหล็กผ่านลูป Φ เท่ากับครึ่งหนึ่งของควอนตัมของฟลักซ์แม่เหล็กในตัวนำยิ่งยวด สถานะที่มีความแตกต่างของเฟสเป็นศูนย์รอบๆ ลูป (|0〉) จะมีพลังงานเท่ากันกับสถานะที่มีเฟสต่างกัน 2π (|1〉). หนึ่งในสถานะเหล่านี้สอดคล้องกับกระแสที่ไหลเวียนรอบวงในทิศทางตามเข็มนาฬิกา
ในขณะที่อีกสถานะหนึ่งสอดคล้องกับกระแสที่เคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับประจุ qubit สถานะการซ้อนทับของควอนตัมใหม่สองสถานะจะก่อตัวขึ้น และความแตกต่างของพลังงานระหว่างสถานะจะเท่ากับความแรงของการขุดอุโมงค์ ซึ่งขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์จำนวนหนึ่ง
นอกจากนี้
ยังมี qubit ตัวนำยิ่งยวดประเภทที่สามซึ่งมักเรียกว่าเฟส qubit สิ่งนี้ใช้ทางแยก เดียวและทั้งสองระดับถูกกำหนดโดยควอนตัมออสซิลเลชันของความแตกต่างของเฟสระหว่างขั้วไฟฟ้าของทางแยก
ปัญหาหนึ่งของควิบิตตัวนำยิ่งยวดคือมีมากกว่าสองระดับในระบบเสมอ ตัวอย่างเช่น
อาจมีคู่คูเปอร์พิเศษสองหรือสามคู่ในกล่องในคิวบิตประจุ หรืออาจมีความแตกต่างของเฟส 4π หรือ 6π ในฟลักซ์คิวบิต อย่างไรก็ตาม ด้วยการออกแบบอย่างระมัดระวัง ความแตกต่างของพลังงานระหว่างระดับ “ดี” สองระดับและระดับ “ไม่ดี” อื่นๆ สามารถทำให้ใหญ่พอที่จะป้องกันไม่ให้ข้อมูลควอนตัมรั่วไหล
ออกจากคิวบิตได้ แต่มีข้อ จำกัด ที่ร้ายแรงกว่านั้น ควอบิตที่แยกออกมาอาจมีความเชื่อมโยงกันอย่างมาก แต่การเชื่อมโยงกันนี้สามารถถูกทำลายได้โดยการเชื่อมต่อกับโลกภายนอก (แบบคลาสสิก) ซึ่งจำเป็นต่อการควบคุมและวัดค่าควอบิต ในการทดลองของเรา เราออกแบบวงจรเชื่อมต่อ
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเชื่อมโยงกัน ตามหลักการแล้ว การขับวงจรนั้นง่ายกว่าการวัดเพราะแหล่งสัญญาณมักจะแรง ในขณะที่สัญญาณ qubit มักจะอ่อนมาก การมีเพศสัมพันธ์ที่แข็งแรงทำให้การวัดง่ายขึ้น แต่ก็เป็นอันตรายต่อการเชื่อมโยงกันของควอนตัมเช่นกัน ดังนั้นนักทดลองซึ่งได้รับคำแนะนำ
จากทฤษฎี จึงต้องตัดสินใจเลือกด้วยตนเอง วิธีการคิดค่าใช้จ่าย คิวบิตตัวนำยิ่งยวดตัวแรกที่แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของมันคือคิวบิตประจุไฟฟ้า ในการทดลองครั้งยิ่งใหญ่ในปี 1999 ยาสุโนบุ นากามูระและเพื่อนร่วมงานที่ NEC ในญี่ปุ่นได้สร้างควิบิตของประจุที่ประกอบด้วยชุมทาง ขนาดเล็ก
เข้าไปในกล่องทำให้สามารถระบุได้ว่าระบบสิ้นสุดในสถานะศูนย์หรือสถานะเดียว เนื่องจากอิเล็กตรอนที่ไม่ใช่ตัวนำยิ่งยวดตัวเดียวหลุดรอดผ่านจุดแยกนี้ทุกครั้งที่ระบบสิ้นสุดในสถานะเดียว สัญญาณที่อ่านได้คือกระแสที่ขึ้นอยู่กับการถ่วงน้ำหนักสัมพัทธ์ของสถานะศูนย์และสถานะหนึ่ง
จากการทดลองหลายครั้ง และเพื่อนร่วมงานสามารถแสดงให้เห็นว่าความน่าจะเป็นที่ระบบจะกลับคืนสู่สถานะศูนย์หรือหนึ่งสถานะสั่นเมื่อความยาวของพัลส์แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น และกล่องอะลูมิเนียมสำหรับคู่คูเปอร์มันจะให้โอกาสในการแบ่งปันไม่เพียงแค่การสืบสวนของทีมโครงการ แต่ยังรวมถึงชุมชนวิทยาศาสตร์ที่กว้างขึ้นโดยใช้ข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะ
