Иллюстрация: Johannes Piotrowski et al. / Nature Physics. Группа физиков из Австрии, ОАЭ и Швейцарии достигла значительного прогресса в области полноценного охлаждения макроскопических объектов. В этой работе им удалось охладить очень простую стеклянную наночастицу, удерживаемую в оптическом пинцете, до состояния с очень низкой энергией колебаний (около 0,8 квантов) в двух из трёх направлений. Это достижение стало возможным благодаря использованию резонатора, настроенного на резонанс с антистоксовыми компонентами рассеяния света. В будущем исследователи планируют добиться полного охлаждения всех колебательных мод наночастицы. Такое охлаждение позволит повысить точность приложений, основанных на оптической левитации, что открывает новые возможности в области квантовой физики и нанотехнологий. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
Архив рубрики: Наука
Режим квантового туннелирования позволил замедлить химическую реакцию и проверить правильность квантовых расчетов
Иллюстрация: Harald Ritsch / Universität Innsbruck. Австрийские физики осуществили измерение константы скорости всего переноса протона от самых простых молекул водорода к анионам дейтерия посредством квантового туннелирования. Полученное значение – (5,2 ± 1,6)×10−20 см³/с – установило новый рекорд по «медленности» химических реакций, кинетику которых удалось экспериментально исследовать. Результаты экспериментальных исследований оказались согласованными с квантовыми расчетами из первых принципов с учетом потерь анионов водорода. Данное исследование опубликовано в журнале Nature. Взаимопревращения молекул представляют собой по своей природе квантовый процесс, одним из проявлений которого может быть туннелирование реактантов через энергетический барьер при недостаточно высокой температуре реакции. На практике для большинства химических процессов этим явлением можно пренебречь, однако в данном случае квантовое туннелирование оказалось определяющим фактором.
С помощью бозе-конденсата атомов рубидия получен скрученный двухслойный материал
Иллюстрация: Zengming Meng et al. / Nature. Физики смоделировали структуру из двух скрученных слоёв с использованием бозе-конденсата атомов рубидия, помещённого в две оптические решётки с незначительным угловым смещением. Длины волн лазеров, формирующих решётки, были подобраны таким образом, чтобы удерживать атомы с противоположным направлением спина. Перемещение атомов между решётками осуществлялось посредством микроволнового излучения. В результате эксперимента учёные обнаружили четыре различных фазовых состояния материала, в том числе сверхтекучесть и фазу моттовского изолятора. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Настоящее время характеризуется интенсивным развитием твистроники – области исследований, посвященной изучению новых свойств двумерных материалов, чьи слои скручены друг относительно друга на определённый угол.
Продемонстрирован рекордно быстрый перенос ионов иттербия между двумя ЧИПами
Британские физики достигли значительного прорыва в области мощных ионных квантовых вычислений. В ходе исследования, результаты которого опубликованы в журнале Nature Communications, ученым удалось показать рекордно быстрый и точный перенос ионов иттербия с одного микрочипа на другой. Достигнута частота переноса, равная 2424 герцам, при чрезвычайно низкой вероятности потери иона (не более 7 × 10−8). Важным результатом стало также отсутствие значимого влияния процесса переноса на квантовую когерентность иона. Данный прорыв имеет важное значение для будущей масштабируемости ионных квантовых процессоров. Разные реализации кубитов имеют различные преимущества. Так, ионные кубиты отличаются часовым временем когерентности, что существенно больше, чем у конкурирующих платформ.
Впервые изучены отдельные характеристики плазмон-поляритонной матрицы плотности
Иллюстрация: Sebastian Pres et al. / Nature Physics. Немецкие физики недавно провели инициативное исследование, которое показало необходимость описания простого состояния возбужденного в простом резонаторе плазмон-поляритона с помощью когерентного волнового пакета. В ходе эксперимента они измеряли корреляционные спектры эмиссии электронов под воздействием релаксации плазмонов, возбуждённых лазерными импульсами. Появление в спектрах сигнала, соответствующего колебанию на утроенной частоте, указывает, по мнению авторов работы, на когерентные биения между двумя компонентами плазмонного волнового пакета, разделенными тремя уровнями на энергетической лестнице гармонического потенциала. Таким образом, ученым удалось получить доступ к одному из недиагональных элементов матрицы плотности плазмон-поляритона. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
Обнаружена сверхпроводимость при комнатной температуре, созданная при повышенном давлении
Иллюстрация: N + 1; Nathan Dasenbrock-Gammon et al. / Nature. Американские физики объявили об открытии сверхпроводимости при комнатной температуре, достигнутой при умеренно высоком давлении. В ходе этого исследования гидрида лютеция, легированного азотом, было установлено, что переход этого материала в сверхпроводящее состояние возможен при температуре 21 градус Цельсия и давлении 10 килобар. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Ещё в 1968 году физик Нил Ашкрофт выдвинул гипотезу о возможности использования водорода для создания сверхпроводников с высокой температурой перехода, а в пределе – с комнатной температурой. Он предположил, что протоны в металлическом водороде могут способствовать образованию куперовских пар электронов. Получение металлического водорода стало возможным лишь недавно и потребовало экстремального давления порядка половины терапаскаля при температуре нескольких кельвин.
