Darluniad yn dangos ton oleuni sy'n sefyll ac sydd wedi ei hadlewyrchu gan ddrych crwm gyda gronyn sfferig yn ei ganol. Mae llif o wybodaeth, a gynrychiolir gan 0 ac 1, yn ymddangos o'r system.
Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Abertawe wedi darganfod ffordd o ddefnyddio drychau i leihau'n sylweddol y sŵn cwantwm sy'n tarfu ar ronynnau bach iawn - datblygiad sydd i bob golwg yn ddatblygiad hudolus, ond sydd mewn gwirionedd yn seiliedig ar ffiseg cwantwm.
Pan fydd gwyddonwyr yn mesur gwrthrychau bach iawn, megis nanoronynnau, maent yn wynebu her anodd: mae hyd yn oed arsylwi ar y gronynnau hyn yn tarfu arnynt. Mae hyn yn digwydd gan fod ffotonau, gronynnau o olau, a ddefnyddir at ddibenion mesur, yn 'cicio'r' gronynnau bach iawn y maent yn eu taro - effaith a adwaenir fel 'ôl-weithred' neu ‘back action’ yn y Saesneg.
Mewn astudiaeth newydd a gyhoeddwyd yn Physical Review Research, mae tîm o Adran Ffiseg y Brifysgol wedi datgelu cysylltiad rhyfeddol, sef bod y berthynas hon yn gweithio'r ddwy ffordd.
Dywedodd prif awdur yr astudiaeth, myfyriwr PhD Rafal Gajewski o Brifysgol Abertawe: "Mae ein gwaith wedi dangos trwy greu amodau lle mae'n amhosib cynnal mesuriadau, mae'r tarfiad yn diflannu hefyd."
"Gan ddefnyddio drych hemisffer â'r gronyn yn y canol, gwnaethon ni ganfod, dan amodau penodol, fod y gronyn yn dod yn union yr un fath â'i ddrych-ddelwedd. Pan fydd hyn yn digwydd, ni allwch echdynnu gwybodaeth o ran safle’r golau gwasgaredig, ac ar yr un pryd, mae'r ôl-weithred cwantwm yn diflannu."
Mae gan y datblygiad hwn botensial ar gyfer nifer o gymwysiadau cyffrous, gan gynnwys:
- Creu cyflyrau cwantwm â gwrthrychau o faint llawer mwy nag atomau
- Profi ffiseg cwantwm sylfaenol ar raddfeydd digynsail
- Cynnal arbrofion sy'n archwilio'r ffin rhwng mecaneg cwantwm a disgyrchiant
- Datblygu synwyryddion hynod sensitif ar gyfer canfod grymoedd bach iawn
Gallai'r canfyddiadau hyn fod yn arbennig o ddefnyddiol i brosiectau uchelgeisiol megis MAQRO (Macroscopic Quantum Resonators), cenhadaeth y gofod arfaethedig sydd â'r nod o brofi ffiseg cwantwm gan ddefnyddio gwrthrychau sy'n fwy nag erioed o'r blaen.
Dywedodd Dr James Bateman, a wnaeth oruchwylio'r ymchwil: "Mae'r gwaith hwn yn datgelu rhywbeth hanfodol am y berthynas rhwng gwybodaeth a tharfu ym maes mecaneg cwantwm. Yr hyn sy'n peri syndod sylweddol yw’r ffaith bod yr ôl-weithred yn diflannu ar yr union un adeg â phan fo gwasgaru golau ar ei anterth - y gwrthwyneb i'r hyn y byddech yn ei ddisgwyl yn reddfol.
"Drwy saernïo’r amgylchedd o gwmpas gwrthrych cwantwm, gallwn reoli pa wybodaeth sydd ar gael amdano ac felly hefyd gallwn reoli'r sŵn cwantwm mae'n ei brofi. Mae hyn yn cyflwyno posibiliadau newydd ar gyfer arbrofion cwantwm a allai, o bosib, ddarparu mesuriadau mwy sensitif."
Mae'r tîm yn gweithio ar arddangosiadau arbrofol ac yn archwilio cymwysiadau ymarferol a allai arwain at genhedlaeth newydd o synwyryddion cwantwm.
Mae'r gwaith ymchwil hwn yn rhan o faes sy'n tyfu, sef 'optomecaneg ddyrchafedig' sy'n defnyddio laserau i grogiannu a rheoli gronynnau bach iawn mewn gwagle; mae arbrofion diweddar eisoes wedi oeri gronynnau i'w lefel egni leiaf bosib – sef y cyflwr cwantwm isaf- gan ddangos faint o reolaeth y gall gwyddonwyr ei chael dros y systemau hyn.
Darllenwch y papur llawn yma: Backaction suppression in levitated optomechanics using reflective boundaries