Физики запечатлели необычную квантовую фазу, которую когда-то считали невозможной
Ученые из Университета Райса (США) впервые наблюдали удивительное квантовое явление, о котором говорили еще 50 лет назад, но не могли проверить на практике. Это открытие, опубликованное в Science Advances, может изменить будущее компьютеров, датчиков и связи. Они называют его сверхизлучательный фазовый переход (SRPT) — момент, когда частицы в кристалле начинают двигаться вместе, как танцоры в идеальном ритме, без внешнего толчка.
Исследователи работали с кристаллом из эрбия, железа и кислорода, охлажденным до –272.8 °C (почти абсолютный ноль) и помещенным в магнитное поле силой 7 тесла (размером с дом) — это в 100 000 раз сильнее магнита Земли. В таких условиях атомы в кристалле показали SRPT: их спины (как крошечные магнитные стрелки) начали колебаться вместе, создавая новое состояние материи.
«Мы установили сверхсильную связь между двумя спиновыми системами и успешно наблюдали SRPT», — говорит Дасом Ким, ведущий автор исследования.
Обычно SRPT ждали от взаимодействия света и материи, но здесь он возник из связи двух групп атомов — железа и эрбия. Это как если бы два оркестра заиграли в унисон без дирижера, объясняют ученые. Спины железа действовали как «свет», а эрбия — как «материя», создавая волны, называемые магнонами (представьте рябь на воде, но из магнитных полей).
SRPT — создает квантово-сжатые состояния , где шум (случайные помехи) почти исчезает. Такие состояния идеальны для:
-
квантовых компьютеров, которые будут быстрее обычных;
-
датчиков, способных уловить мельчайшие сигналы — например, в медицине;
-
связи, где данные передаются без потерь.
«Вблизи квантовой критической точки система стабилизирует квантово-сжатые состояния, повышая точность измерений, что невероятно», — объясняет Ким.
