Ученые достигли квантовой левитации 300 миллионов атомов при комнатной температуре

Михаил Года

Основные тезисы

Швейцарские ученые заставили левитировать кластер из 300 миллионов атомов при комнатной температуре, используя лазеры для достижения квантового уровня движения.
Эксперимент установил рекорды точности измерения квантовых колебаний и показал высокий уровень "квантовой чистоты" состояния, открывая путь к сверхчувствительным квантовым сенсорам для различных применений.
Исследование проводилось без охлаждения до абсолютного нуля, что обычно необходимо для таких экспериментов, и может повлиять на развитие электроники и квантовых вычислений.

Нано-объект в лазерной ловушке / Lorenzo Dania / ETH Zurich

Исследователи из Швейцарии смогли заставить левитировать кластер из стеклянных наносфер, состоящий из 300 миллионов атомов. С помощью лазеров им удалось замедлить движение объекта до квантового уровня. Этот эксперимент, проведенный при комнатной температуре, открывает новые возможности для создания чувствительных технологий.

Команда ученых из высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) достигла значительного успеха в квантовой физике, информирует 24 Канал со ссылкой на Nature Physics.

Они использовали устройство, известное как оптический пинцет, чтобы с помощью лазерных лучей поднять в вакууме три стеклянные наносферы. Каждая из этих сфер в десять раз тоньше человеческого волоса.

Целью было максимально обездвижить этот кластер. Однако, согласно законам квантовой механики, ни один объект не может находиться в абсолютном покое. Он всегда испытывает минимальные колебания, которые называют "флуктуацией нулевой точки".

Ученым удалось зафиксировать это движение с невероятной точностью: кластер колебался миллион раз в секунду, а каждое отклонение составляло лишь тысячную долю градуса.

Исследование установило сразу несколько рекордов.

Во-первых, это самый массивный объект (сотни миллионов атомов), для которого удалось так точно измерить квантовые колебания.
Во-вторых, 92% всего движения кластера были обусловлены именно квантовыми эффектами, что свидетельствует о высоком уровне "квантовой чистоты" состояния.

Самое главное достижение заключается в том, что эксперимент провели при комнатной температуре. Обычно для подобных исследований требуется дорогостоящее охлаждение до температур, близких к абсолютному нулю (-273°C).

Руководитель группы Мартин Фриммер сравнил их успех с созданием автомобиля, который перевозит больше груза, используя меньше горючего.

Эта методика может стать платформой для разработки сверхчувствительных квантовых сенсоров. Такие устройства найдут применение в навигационных системах, медицинской визуализации и даже в исследованиях темной материи, помогая выявлять чрезвычайно слабые силы.

Кстати, недавно ученые впервые зафиксировали вибрации атомов, что открывает путь к ранее недоступной физике. Это открытие позволяет экспериментально наблюдать тепловые вибрации и моире фазоны, что может повлиять на развитие электроники и квантовых вычислений.