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
Генетики увеличили содержание витамина в листьях салата в 30 раз
Наука
Астрономы разгадали тайну масштабных бурь на Уране и Нептуне
Космос
Активная черная дыра «морит голодом» свою галактику
Космос
Под дворцом епископа в Польше нашли могилу «ребенка вампира»
Наука
Международные эксперты обсудят будущее ИИ на Digital Innopolis Days 2024
Иннополис
Разработаны прозрачные фотоэлементы: их можно встроить в экран смартфона и стекло машины
Новости
Древнейшую карту мира расшифровали: какие секреты Вавилона она скрывала
Наука
Тайна происхождения Цереры наконец-то раскрыта
Космос
Сбой в работе Wildberries: что происходит
Новости
Посмотрите на звезды с окраин Млечного Пути: их засняли впервые
Космос
Проблемы YouTube в России: что ждет пользователей дальше
Новости
Посмотрите на захватывающие виды заката с орбиты от миссии Polaris Dawn
Космос
Microsoft раскрыла детали закрытого саммита по безопасности
Новости
Как заблокировать надоедливые уведомления: Chrome для Android получил обновления
Новости
Суперкомпьютер «Сергей Годунов» увеличил производительность до 114,67 Терафлопс
Новости
TP-Link показал мощный игровой роутер необычной формы
Новости
«Яндекс» разрабатывает ИИ-помощника для работы с кодом 
Новости
Разогрев океана привел к самому массовому вымиранию на Земле
Наука
Найдена причина быстрой разрядки старых литий-ионных аккумуляторов
Новости
Пузыри в 75 раз больше Солнца рассмотрели на гигантской звезде
Космос