Физики из MIT добились рекордной близости между атомами для квантовых исследований

Технологический прорыв важен для квантовых симуляторов, которые используют для анализа свойств материалов и исследования квантовых эффектов. Исследование опубликовано в журнале Science.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали революционную технику, которая позволяет размещать атомы в десять раз ближе, чем в существующих атомных ловушках — на расстоянии всего 50 нм друг от друга. Технологический прорыв поможет в исследовании квантовых явлений и создании квантовых компьютеров.

Чем ближе атомы, тем сильнее становятся их взаимодействия, открывая экзотические явления, недоступные в макромире. Эта близость имеет решающее значение для квантовых симуляторов — инструментов, которые ученые используют для исследования новых материалов и состояний материи.

Для захвата и удержания атомов на необходимом расстоянии физики обычно используют ультранизкие температуры и лазеры. Поскольку атомы притягиваются к определенным частотам света, их расположение зависит от точек пиковой интенсивности лазера. Традиционно в таких системах атомы удерживали на расстоянии не менее 500 нм друг от друга — ограничение, связанное с длиной волны света, используемого для манипуляций.

Физики из MIT доработали традиционный подход. Они охладили облако атомов диспрозия почти до абсолютного нуля. Затем ученые использовали два лазера, каждый из которых имел разные частоты (цвета) и круговую поляризацию (направление электрического поля). Под воздействием излучения атомы выравнивают спины в противоположных направлениях, отражая поляризацию лазеров. По сути, это создает две группы одинаковых атомов, различающихся ориентацией спина.

Каждый лазер формирует стоячую волну — рисунок переменной напряженности электрического поля с интервалом 500 нм. Из-за разной поляризации эти волны притягивают и объединяют определенные группы атомов. Тщательно перекрывая и регулируя лазеры, исследователи достигли расстояния всего в 50 нм между пиковыми интенсивностями, удерживая атомы рекордно близко.

Лазеры двух цветов, которые используют физики для управления атомами. Фото: авторы исследования, MIT

Рекордная близость значительно усилила естественные магнитные взаимодействия между атомами диспрозия, сделав их в тысячу раз сильнее, чем при длине волны 500 нм. Ученые наблюдали два захватывающих квантовых явления: коллективные колебания, когда вибрации в одном слое вызывают синхронизированные вибрации в другом, и термализация, когда передача тепла между слоями происходит исключительно за счет флуктуирующих магнитных полей.


Читать далее:

Ученые преодолели одно из ключевых препятствий для термоядерной энергетики

Посмотрите на сотни черных «пауков», которые заполонили Марс весной

Новый препарат может обратить диабет вспять

На обложке: иллюстрация управления атомами. Фото: авторы исследования, MIT

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Путин подписал закон против кибермошенничества: что изменится для россиян
Новости
Генератор изображений OpenAI теперь доступен бесплатно, но с ограничениями  
Новости
Apple готовит iOS 19: какие iPhone не получится обновить  
Новости
ЦЕРН представил проект нового коллайдера: что известно прямо сейчас
Наука
На «Госуслугах» запустили сервис для проверки сим-карт: как он работает  
Новости
В России введут маркировку электроники: это изменится для покупателей
Новости
Разработан мозговой имплант, который переводит мысли в речь почти мгновенно
Новости
«Хаббл» зафиксировал драматические сезонные изменения в атмосфере Урана
Космос
Физики МГУ придумали, как ускорить память компьютера терагерцовым излучением
Новости
Клетки жажды: нейробиологи выяснили, как мозг решает, когда нужно пить и есть
Наука
Разработчик ChatGPT анонсировал первую за пять лет модель с открытым кодом
Новости
«Казнить нельзя помиловать»: запятые и точки влияют на точность работы ИИ
Новости
Живые клетки обрабатывают информацию в миллиарды раз быстрее, чем считалось ранее
Наука
Яндекс опубликовал нейросеть YandexGPT 5 Lite в открытом доступе
Новости
Эксперты обсудили управление персоналом в эпоху цифровых технологий
Новости
Роспотребнадзор опроверг информацию о новом опасном вирусе в России
Новости
Последствия невесомости для скелета изучили на мышах-космонавтах
Космос
Томские химики создали экономичные катализаторы для зеленой промышленности
Наука
Ученые создали перчатку, с которой можно «ощущать» объекты в виртуальной реальности
Наука
Ученые в тупике: «Уэбб» засек невозможный свет в галактике
Космос