Исследователи использовали атомы, охлажденные до миллиардной доли градуса, для изучения квантового магнетизма.
Международная группа исследователей создала квантовый симулятор, который использует атомы иттербия примерно в 3 млрд раз холоднее, чем глубокий космос. Симулятор показывает, как частицы взаимодействуют в квантовых магнитах, сложность которых превышает расчетные возможности суперкомпьютеров.
Физики использовали лазеры для охлаждения фермионов, атомов иттербия, примерно до одной миллиардной доли градуса от абсолютного нуля. Это примерно в 3 млрд раз холоднее, чем межзвездное пространство, которое все еще нагревается за счет послесвечения Большого взрыва, объясняют ученые. При таком охлаждении атомы начинают демонстрировать квантово-механические свойства.
Если инопланетная цивилизация не проводит подобные эксперименты прямо сейчас, каждый раз, когда этот эксперимент проводится в Киотском университете, он производит самые холодные фермионы во Вселенной.
Каден Хаззард, соавтор исследования из Университета Райса
Исследователи использовали оптические решетки — захват атомов при помощи интерференции лазерного луча — для имитации квантовой модели Хаббарда. Она нужна для исследования магнитного и сверхпроводящего поведения материалов, особенно тех, в которых взаимодействия между электронами вызывают коллективное поведение.
Физики продемонстрировали возможность одновременно удерживать в трехмерной решетке модели SU(6) Хаббарда до 300 тыс. отдельных атомов. При этом квантовое моделирование поведение даже 12 атомов в такой модели находится за пределами досягаемости самых мощных суперкомпьютеров, объясняют ученые. Уникальное охлаждение, достигнутой за счет симметрии системы, позволяет наблюдать то, что невозможно просчитать.
Читать далее:
Первые снимки подземной части Марса удивили ученых
Галактика, расположенная в 12 млрд световых лет от Земли, «свернулась» в кольцо Эйнштейна