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
Темные фабрики: будущее промышленности без человека
Мнения
Астрономы открыли рекордно далекую от звезды суперземлю
Космос
Датские ученые омолодили стволовые клетки, изменив их «диету»
Наука
Биологи описали стратегии любви у мышей: защищаться или «странствовать»
Наука
Якутские инженеры создали боевого «Скорпиона» для битвы роботов
Новости
Количество DDoS-атак удвоилось в первом квартале 2025 года
Новости
Сдвиг поверхности земли при землетрясении зафиксировали из космоса
Космос
Не так уж жарко: выяснилось, какая погода была на Марсе в прошлом
Космос
Целый океан исчез на Земле: как это изменило историю нашей планеты
Наука
Минцифры запускает эксперимент с ИИ на «Госуслугах»: что он будет делать
Новости
Сжигать жир можно с помощью мыслей: как это работает
Наука
Маркетплейсы превратили шопинг в зависимость: как не потратить свои деньги
Наука
ChatGPT научили материться, как сантехника Валеру из Омска
Новости
Написать научный труд в эпоху нейросетей: как сделать ИИ помощником?
Мнения
Следы «долгожданной» черной дыры нашли в соседней галактике
Космос
В Анапе испытали устройство для сбора мазута со дна моря
Наука
Филиппинские физики создали дешевые жидкие линзы из обычной воды
Наука
Perplexity вслед за OpenAI заявила в суде о желании приобрести Chrome
Новости
В МГУ разработали математическую модель для предотвращения давки
Наука
Посмотрите на самое подробное изображение Солнца, сделанное зондом Solar Orbiter
Космос