Новости Hardware

Учёные из Швейцарии приблизились к тому, чтобы квантовые явления можно было увидеть и даже «пощупать»

Выявлять квантовые эффекты на уровне атомов и элементарных частиц — это непростая и труднореализуемая задача. Постичь всегда лучше то, что можно наблюдать и точно измерить. В идеале необходимо заставить квантовые эффекты возникать на макроуровне — на уровне классической физики. Этой проблемой занялись исследователи из Высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) и преуспели.

Зелёная точка в центре — это стеклянная наносфера. Источник изображения: ETH Zurich

Зелёная точка в центре — это стеклянная наносфера. Источник изображения: ETH Zurich

На днях в опубликованной в журнале Nature статье группа авторов под руководством профессора фотоники ETH Zurich Лукаса Новотны (Lukas Novotny) сообщила о квантовом эксперименте со стеклянной наносферой диаметром 100 нм. Это объект нашего родного макроскопического мира, хотя он в сотни раз тоньше человеческого волоса. В то же время крохотный шарик из стекла содержит десять миллионов атомов и не может (и не должен) проявлять квантовые эффекты. Но учёные создали шарику из стекла условия, при которых он может повести себя как электрон или одиночный атом. В частности, шарик может повести себя как волна, а не только как частица, и это явление возможно наблюдать едва ли не воочию.

Задача исследователей заключалась в том, чтобы замедлить стеклянный шарик как совокупность всех атомов до квантового состояния с наименьшей энергией. В таком состоянии частицы остаются стабильны и позволяют наблюдать волновые свойства. Для этого шарик поместили в вакуумную камеру и охладили до температуры 269 °C ниже нуля. Тепловое движение атомов сферы значительно снизилось, но для проявления шариком квантовых эффектов необходимо более сильное охлаждение, с чем исследователи пока не справились.

Пока же учёные испытали на наносфере возможность замедления с использованием электромагнитных колебаний. В вакууме в подвешенном состоянии наносфера удерживается в оптической ловушке, которую создаёт лазерный луч. Другой луч позволяет точно измерять колебания наносферы, а обратная связь с электродами позволяет в заданные моменты времени включать электромагнитные поля для гашения колебательных движений сферы. Примерно так в обычной жизни мы раскачиваем или тормозим качели — создаём ускоряющий или тормозящий импульс в нужные для решения задачи моменты времени.

Наносфера в лазерной ловушке может быть заторможена до проявления квантовых эффектов. Источник изображения: ETH Zurich

Наносфера в лазерной ловушке может быть заторможена до проявления квантовых эффектов. Источник изображения: ETH Zurich

Если учёные смогут затормозить наносферу до квантового состояния с наименьшей энергией, что придаст шарику квантовомеханические свойства, дальше дело будет за малым. Существуют проверенные в физике эксперименты с двойными щелями, которые проявляют волновые функции частиц. В таких экспериментах электроны или атомы как бы оказываются в двух местах одновременно, проявляя волновые свойства. На деле речь идёт о явлении интерференции, когда разные части волны проходят через две разнесённые в пространстве щели и на выходе создают характерную картинку. Подобную картинку учёные рассчитывают увидеть в эксперименте со стеклянной наносферой, что станет доказательством квантового явления на макроуровне.

Классический двухщелевой опыт. Источник изображения: Wikipedia

Классический двухщелевой опыт. Источник изображения: Wikipedia

Добавим, даже сегодня у таких не доведённых до конца экспериментов огромный потенциал. На основе таких наносфер и околоквантовых явлений можно создавать датчики ускорения и перемещения, которые будут точнее отслеживать перемещение объектов, чем все GPS вместе взятые. Особенно такое любят военные, но это уже другая история.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме
Прежде чем оставить комментарий, пожалуйста, ознакомьтесь с правилами комментирования. Оставляя комментарий, вы подтверждаете ваше согласие с данными правилами и осознаете возможную ответственность за их нарушение.
Все комментарии премодерируются.
Комментарии загружаются...
window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
В WhatsApp добавили возможность жаловаться на отдельные сообщения в чатах 2 ч.
Послезавтра в цифровом магазине Nintendo начнётся распродажа хитов для Switch со скидками до 80 % 2 ч.
Видео: звезда «Шан-Чи» и острая необходимость согрешить в трейлере к скорому запуску Diablo II: Resurrected 3 ч.
Подразделение «Ростелекома» предотвратило вовлечение более 45 тысяч устройств в ботнет Mēris 3 ч.
На ПК и консолях прошлого поколения вышло расширенное издание зомби-шутера World War Z 3 ч.
Розничный релиз Kena: Bridge of Spirits наметили на ноябрь 4 ч.
ПК-версия NEO: The World Ends With You поступит в продажу уже на следующей неделе 4 ч.
Facebook потратила более $13 млрд для обеспечения безопасности на платформе за последние 5 лет 4 ч.
Американский регулятор начал расследование в отношении Activision Blizzard после жалоб сотрудников 4 ч.
AMD выпустила драйвер Radeon Adrenalin 2020 21.9.2 c поддержкой World War Z: Aftermath, Diablo II: Resurrected и New World 5 ч.
Mercedes-Benz EQS оказался дешевле бензинового S-Class, но всё равно стоит больше $100 тысяч 32 мин.
Facebook представила 10-дюймовый портативный смарт-дисплей Portal Go и обновлённый 14-дюймовый Portal+ 50 мин.
Модуль OpenVPN DCO для ядра Linux повысит производительность VPN 2 ч.
Amazon представила обновлённый ридер Kindle Paperwhite с увеличенным дисплеем и быстрой зарядкой по USB Type-C 2 ч.
EVGA оценила материнскую плату X570 Dark для экстремального разгона чипов AMD Ryzen в $690 3 ч.
Realme раскрыла ключевые характеристики смартфона Narzo 50A — чип MediaTek и батарея на 6000 мА·ч 3 ч.
Corsair представила проводную и беспроводную мышки M65 RGB Ultra с сенсором на 26 000 DPI 4 ч.
iPhone следующего поколения лишится «чёлки» и получит улучшенные камеры, заявил авторитетный аналитик 4 ч.
Дания упростила продажи «избыточного» тепла дата-центров сетям центрального отопления 5 ч.
В Москве впервые сгорел электробус — возможно, из-за замыкания в приборной панели 6 ч.