Квантовая механика стала видна невооруженным глазом

Команда из Кембриджа создала полупроводниковый чип, который переводит электроны в квантовое состояние, излучающее свет, и достаточно велик, чтобы увидеть все невооруженным глазом. При наведении лазерных лучей на это устройство, образуется квантовая сверхтекучая жидкость, что позволит перевести это исследование в практическую плоскость и создать на его основе сверхчувствительные датчики. Исследование было опубликовано сегодня в Nature Physics.

Эффекты квантовой механики обычно можно наблюдать только для крошечных частиц при ультранизких температурах, но команде удалось смешать электроны со светом, создав, таким образом, крупные квантовые частицы толщиной с человеческий волос, которые ведут себя как сверхпроводники.

Создав микроскопические углубления, которые улавливают свет в непосредственной близости от электронов в чипе, им удалось создать новые частицы под названием поляритоны. Их вес очень мал и потому они начинают быстро двигаться.

Доктор Гэб Кристманн работал с профессором Джереми Баумбергом и доктором Натальей Берлофф из Кембриджского университета и с командой из Крита. Им удалось создать особые новые образцы, которые позволяют поляритонам двигаться не застревая на одном месте.

Воздействуя на них двумя лазерными лучами, они обнаружили, что образовавшаяся квантовая жидкость стала спонтанно совершать колебательные движения вперед-назад, демонстрируя одно из наиболее характерных состояний квантового маятника из известных ученым, но в тысячи раз крупнее обычного.

Кристман сообщил: "Эти поляритоны очень любят маршировать синхронно друг с другом, входя в состояние квантово-механической запутанности".

Получившаяся квантовая жидкость обладает некоторыми любопытными свойствами, включая склонность отталкивать саму себя. Кроме того, она способна образовывать водоворот только в фиксированных количествах, создавая воронки из правильных линий.

Разводя лазерные лучи, доктор Кристманн с коллегами напрямую контролировал разбрызгивание квантовой жидкости, создавая маятник, который бьется в миллион раз быстрее сердца человека.

Кристманн добавил: "Мы никогда не ожидали, что сможем увидеть это напрямую и поражает то, насколько свойства наших образцов точно отображают все квантовые свойства.

Увеличение количества лазерных лучей ведет к возникновению еще более сложных квантовых состояний.

Целью их работы является создание подобных квантовых состояний с применением электрической батареи и при комнатной температуре, что позволит создать новое поколение сверхчувствительных гироскопов для измерения гравитации, магнитного поля и создания квантовых схем.

"Просто наблюдать за квантовой механикой своими глазами - это поразительно", - сказал Кристманн.

Оригинал (на англ. языке): Physorg

• IBM ускоряет обучение ИИ на скорости света при минимальном энергопотреблении
• Учёные впервые визуализировали форму одиночного фотона
• Солнечная система для зарядки электромобилей
• Крупнейший электрический самолёт взлетит в 2025 году
• ДНК-биочернила открывают новые горизонты для 3D-печати кровеносных сосудов
• Исследователи улучшили эффективность и долговечность солнечных элементов
• Тёмная материя: Как камера отслеживает невидимое
• Мягкий, растяжимый электрод имитирует тактильные ощущения с помощью электрических сигналов