Физики из Венского университета показали, что квантовая суперпозиция работает не только для атомов и молекул. Волновое поведение удалось зафиксировать у металлических наночастиц, сопоставимых по размеру с элементами современных транзисторов.
Учёные давно спорят о том, где проходит граница между классической и квантовой физикой. До сих пор квантовые эффекты уверенно наблюдали у элементарных частиц, атомов и отдельных молекул. Новый эксперимент существенно сдвинул эту границу.
Команда Венского университета провела аналог двухщелевого эксперимента Юнга для наночастиц натрия. Исследователи использовали кластеры из 5–10 тысяч атомов диаметром около 8 нанометров. Масса таких частиц превышает 170 тысяч атомных единиц и заметно больше массы большинства белков.
Пучок охлаждённых наночастиц пропускали через систему из трёх дифракционных решёток, сформированных ультрафиолетовыми лазерами в виде стоячих волн. Такая схема заставляла частицы одновременно «выбирать» несколько траекторий. На выходе установки возникла чёткая интерференционная картина — прямое доказательство волнового поведения центра масс частиц.
Иначе говоря, наночастицы вели себя так, будто находились сразу в нескольких местах. Физики называют это состояние «кошкой Шрёдингера»: объект остаётся в квантовой суперпозиции до момента измерения. Все результаты точно совпали с расчётами квантовой механики.
По оценке авторов работы, эксперимент расширил масштаб наблюдаемых квантовых эффектов примерно в десять раз по сравнению с предыдущими исследованиями. Учёные считают, что это не предел. Такие результаты приближают момент, когда квантовые свойства удастся использовать в практических технологиях нового поколения.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Читать далее:
Вселенная внутри черной дыры: наблюдения «Уэбба» подтверждают странную гипотезу
Испытания ракеты Starship Илона Маска вновь закончились взрывом в небе
Сразу четыре похожих на Землю планеты нашли у ближайшей одиночной звезды
На обложке: многомасштабный эксперимент по кластерной интерференции (MUSCLE) в Венском университете, в ходе которого была обнаружена квантовая интерференция массивных наночастиц. Источник: С. Педалино / Университет Вены
Fig 1: Multi-Scale Cluster Interference Experiment (MUSCLE) at the University of Vienna, where quantum interference of massive nanoparticles was detected. CREDIT: S. Pedalino / Uni Wien
