Необычный эксперимент с левитирующими наноалмазами в вакууме помогает в изучении квантовой физики.
Физики из Университета Пердью объявили, что устроили самую маленькую в мире дискотеку. Они подняли в воздух флуоресцентные наноалмазы, которые работали как диско-шар. Ученые вращали частицы со скоростью 1,2 млрд оборотов в минуту, а шар рассеивал разноцветные лучи в разных направлениях. Такие эксперименты помогают изучать квантовую физику и свойства частиц.
Крошечные алмазы шириной около 750 нм произвели под высоким давлением и температурой. Затем их облчили электронами высокой энергии, чтобы создать дефекты азотной вакансии, который можно использовать для хранения квантовой информации.
Чтобы заставить наноалмазы левитировать, физики создали поверхностную ионную ловушку, нанеся тонкий слой золота на сапфировую пластину, а затем протравлив золото в форме «омеги» (Ω). Когда ток прокачивается через золото, он создает электромагнитное поле, которое может удерживать наноалмаз в полете в вакууме.
Когда вращающиеся алмазы освещали зеленым лазером, они испускали собственный красный свет, что позволяет ученым считывать спиновые состояния электронов внутри дефектов. Дополнительно на алмазы был направлен инфракрасный лазер: то, как рассеивался этот свет, показывало ученым, как вращаются алмазы. Сравнение спиновых состояний и вращения позволило ученым наблюдать, как спин влияет на квантовую информацию, содержащуюся в дефектах.
Внутри алмазов находятся спиновые кубиты, которые можно использовать для проведения точных измерений и изучения загадочной связи между квантовой механикой и гравитацией. В нашей работе мы успешно подняли алмаз в высоком вакууме с помощью специальной ионной ловушки. Впервые мы смогли наблюдать и контролировать поведение спиновых кубитов внутри левитирующего алмаза в высоком вакууме.
Тонгцан Ли, соавтор исследования
Читать далее:
Оказалось, Вселенная просто не должна существовать: физики сделали новое открытие
Предложен простой способ нагреть Марс и сделать его обитаемым
Самая мощная вспышка на Солнце попала на видео: когда ждать магнитных бурь
Иллюстрация на обложке: Изображение от kjpargeter на Freepik, сведения о лицензии