Стеклянную наночастицу поместили в квантовое состояние

Австрийские исследователи использовали лазеры для левитации и охлаждения стеклянных наночастиц в квантовом режиме.

Команде учёных из Венского университета, Австрийской академии наук и Массачусетского технологического института (MIT) удалось поместить стеклянную наночастицу в квантовое состояние. Хотя частица находилась в ловушке лазеров при комнатной температуре, её движения регулировались исключительно законами квантовой физики. Как отмечают исследователи, распространение уровня квантового контроля на твердотельные объекты является важным шагом в изучении квантовой механики. В отличие от атомных облаков, плотность твёрдого тела в миллиард раз выше, и все атомы должны двигаться вместе вдоль центра масс объекта.

Первым шагом для достижения квантового контроля является изоляция исследуемого объекта от воздействий окружающей среды и удаление всей тепловой энергии путём охлаждения до температур, очень близких к абсолютному нулю (-273,15 градусов Цельсия). Исследователи решили поэкспериментировать со стеклянной бусиной (примерно в 1000 раз меньше песчинки), содержащей несколько сотен миллионов атомов. Изоляция от окружающей среды достигалась путём оптического захвата частицы в плотно сфокусированном лазерном луче в вакууме. Охлаждение частицы было достигнуто с помощью когерентного рассеяния прямо в квантовом режиме. По словам учёных, поверхность стеклянной бусины очень горячая (около 300 градусов Цельсия), поскольку её нагревает лазер. Но движение центра масс частицы очень холодное (около 0,00001 градуса Цельсия от абсолютного нуля), и эксперимент демонстрирует, что горячая частица движется в квантовом режиме. Авторы работы ожидают, что их разработка откроет новые возможности для зондирования, изучения фундаментальных процессов тепловых двигателей в квантовом режиме, а также изучения квантовых явлений с участием больших масс.

Фото: Kahan Dare, Lorenzo Magrini, Yuriy Coroli, University of Vienna