Квантовая технология полна потенциала, но управление атомами и молекулами продолжает оставаться очень сложным. В новом прорывном исследовании физики впервые успешно объединили тысячи молекул в единое квантовое состояние.
Ключом к новому развитию является странное состояние материи, известное как конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК). Когда облако атомов низкой плотности охлаждается до температуры чуть выше абсолютного нуля, они переходят в одно и то же квантовое состояние. По сути, они начинают действовать как один гигантский атом, что приближает квантовое поведение, которое трудно измерить, до макроуровня, где его легче наблюдать.
Но чтобы реализовать наиболее интригующие приложения квантовой технологии, ученым нужно будет научиться работать с молекулами, которые более сложны и сами состоят из атомов. И теперь исследователям из Чикагского университета удалось сделать именно это.
“Атомы – это простые сферические объекты, в то время как молекулы могут вибрировать, вращаться, нести небольшие магниты”, – говорит Чен Чин, старший автор исследования. “Поскольку молекулы могут делать так много разных вещей, это делает их более полезными и в то же время их намного сложнее контролировать.”
Чтобы заставить молекулы действовать сообща, команда ученых добавила два новых шага к обычному рецепту получения конденсатов Бозе-Эйнштейна.
Во-первых, они охладили систему еще больше, чем обычно – всего до 10 нанокельвинов выше абсолютного нуля. Это помогло большему количеству атомов объединиться в молекулы.
Затем они заключили эти молекулы в плоскую поверхность, так что они могли двигаться только в двух измерениях, что помогало им оставаться стабильными дольше. Конечным результатом является двумерный молекулярный конденсат Бозе-Эйнштейна, состоящий из нескольких тысяч молекул с одинаковой ориентацией и частотой колебаний. Это, по словам ученых, может быть использовано для целого ряда квантовых приложений.
“Это абсолютно идеальная отправная точка”, – говорит Чен Чин. “Например, если вы хотите создать квантовые системы для хранения информации, вам нужно начать с чистого листа, прежде чем вы сможете отформатировать и сохранить эту информацию.”
Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Источник: