Авторам нового исследования удалось объединить квантовую физику и машиностроение для контроля над квантовыми явлениями при комнатной температуре.
Исследователи создали оптико-механическую систему, которая работает при комнатной температуре. Свет и механическое движение в этой установке взаимосвязаны. Благодаря ней ученые могут высокой точностью изучать, как свет влияет на движущиеся объекты.
Основная проблема комнатной температуры — тепловой шум, который нарушает тонкую квантовую динамику. Чтобы эффект к минимуму, ученые использовали полые зеркала, которые отражают свет назад и вперед внутри замкнутого пространства (полости), эффективно «улавливая» его и усиливая его взаимодействие с механическими элементами системы. Чтобы уменьшить тепловой шум, на зеркала нанесли кристаллоподобные периодические структуры — фононные кристаллы.
Другой важный компонент установки — 4-миллиметровое барабанное устройство, которые ученые назвали механическим осциллятором. Он взаимодействует со светом внутри полости. Его относительно большой размер и конструкция — ключ к изоляции от шума окружающей среды. Это позволяет обнаруживать тонкие квантовые явления при комнатной температуре.
«Барабан, который мы используем в этом эксперименте, является кульминацией многих лет усилий по созданию механических генераторов, хорошо изолированных от окружающей среды», — пишут ученые.
«Достижение режима квантовой оптомеханики при комнатной температуре было открытой задачей на протяжении десятилетий. Наша работа эффективно реализует микроскоп Гейзенберга, который долгое время считался всего лишь теоретической игрушечной моделью», — заключают авторы исследования.
Результаты опубликованы в журнале Nature.
Читать далее:
Анализ самого старого скелета в Бразилии показал, куда исчезли древние строители
Главную идею Эйнштейна хотят проверить еще раз: как это изменит физику
Распад суперконтинентов выносит алмазы на поверхность Земли
На обложке: концепт рабочего устройства из барабана с наностолбиками, окруженного двумя периодически сегментированными зеркалами, позволяющими лазерному свету сильно взаимодействовать с барабаном квантово-механически при комнатной температуре. Фото: EPFL и Second Bay Studios