Исследователи нашли способ контролировать атомы при умеренной температуре, что изменяет подход к квантовым технологиям

Команда ученых под руководством профессора Михала Томзы из факультета физики Варшавского университета и профессора Рои Озера из Института науки Вейцмана разрушила традиционные представления о невозможности контроля над межатомными столкновениями при температурах, превышающих ультрахолодные значения.

Их исследования показывают, что квантовые взаимодействия можно контролировать даже в тех условиях, которые ранее считались «классическими».

Ранее считалось, что при температурах, близких к абсолютному нулю, атомные столкновения можно регулировать магнитным полем, поскольку они следуют простым физическим законам. Но с увеличением температуры кинетическая энергия частиц возрастает, что усложняет взаимодействие и делает управление почти невозможным. Новое исследование показывает, что это предположение не всегда верно.

Исследователи изучили столкновения рубидиевых атомов и стронциевых катионов при заметно более высоких температурах, чем в ультрахолодном режиме. Доктор Мэтью Д. Фрай пояснил: «Мы стремились лишь подтвердить точность нашей модели экспериментальными данными. Однако результаты не только соответствовали наблюдениям, но и указали на возможность управления столкновениями в условиях, которые ранее считались слишком «тёплыми» для квантового управления».

Существенным достижением стало открытие неожиданных закономерностей в столкновениях при повышенных температурах. Несмотря на высокую кинетическую энергию, которая обычно усложняет процесс, учёные установили наличие структуры, позволяющей влиять на исход взаимодействий.

Хотя эксперименты были сосредоточены на системе рубидий-стронций, аналогичные тенденции могут быть найдены и в других комбинациях.

«Возможность квантового управления в классических условиях может значительно упростить дальнейшие исследования и расширит понимание грани между квантовым и классическим мирами. Это также ставит под вопрос роль квантовых эффектов в нетипичных условиях», — отметил профессор Томза.

Это открытие важно для квантовых технологий, где контроль взаимодействий между ионами и атомами критически значим. Квантовые компьютеры современности требуют сильного охлаждения частиц, так что методы, сохраняющие контроль при меньших затратах энергии, могут открыть путь к более эффективным устройствам.

Дальнейшие эксперименты остаются важными для подтверждения данных, но исследование учёных из Варшавы и Израиля уже открывает новые горизонты как для фундаментальной науки, так и для прикладных разработок. Как отметил профессор Томза, это «мост между теоретическими идеями и технологиями будущего», где квантовые явления становятся возможными при менее экстремальных условиях.

Источник: iXBT