Учёные из Чикагского университета провели эксперимент по приведению множества молекул в единое квантовое состояние. Фактически они создали квантовое явление, которое можно наблюдать, изучать и которым можно управлять на макроуровне. Практическую пользу эксперимента можно представить как создание чистого листа бумаги, на котором можно будет записывать квантовую информацию — это открытие, которое трудно переоценить.
Множество молекул, которые ведут себя как один квантовый объект. Источник изображения: Chin Lab
Атомы и их квантовые состояния трудно поддаются изучению по многим причинам, главной из которых была и остаётся крайняя миниатюрность объекта исследования. На макроуровне изучать квантовые явления могут помочь молекулы и группы молекул, состоящие из многих ядер. Но остаётся проблема придать всему множеству молекул в массиве единое квантовое состояние. Помочь в этом может такое явление, как перевод вещества в состояние конденсата Бозе-Эйнштейна.
В состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна облако атомов с низкой плотностью охлаждается до уровня чуть выше абсолютного нуля, после чего все они переходят в одинаковое квантовое состояние, и всё облако может рассматриваться как единый квантовый объект.
Физикам из Чикагского университета удалось создать рекордно большой массив из молекул в состоянии конденсата Бозе-Эйнштейна. Для этого массив молекул охладили до рекордно низкой температуры в 10 нанокельвинов, что помогло объединиться в молекулы большему числу атомов. Также молекулы были заключены в единую плоскость, что дольше удерживало их в стабильном состоянии. Конечным результатом эксперимента стал двумерный молекулярный конденсат Бозе-Эйнштейна, состоящий из нескольких тысяч молекул с одинаковыми ориентацией и частотой колебаний.
Если подобным образом использовать специальные молекулы, например, с чётко выраженной магнитной ориентацией, то станет возможным управлять квантовым объектом — записывать и считывать информацию. Это прямой путь к квантовым носителям данных, по которому можно двигаться дальше, и который приведёт к новым открытиям и возможностям.
«Это идеальная отправная точка, — сказал один из авторов исследования. — Например, если вы хотите построить квантовые системы для хранения информации, вам нужен чистый лист, на котором можно писать, прежде чем вы сможете форматировать и хранить эту информацию».
Источник:
