Новости науки, здоровья и космоса на портале GlobalScience.ru. Информеры для владельцев сайтов. Создайте свой собственный новостной сайт, используя наши бесплатные новостные информеры.
Конструктор новостных информеров
06/06/2025

Учёные «замораживают» квантовое движение с помощью лазерного трюка: открытие откроет путь к новым технологиям

Учёные «замораживают» квантовое движение с помощью лазерного трюка: открытие откроет путь к новым технологиям

Команда учёных из Гарвардского университета и Швейцарского института Пауля Шеррера (PSI) впервые продемонстрировала возможность стабилизировать кратковременные квантовые состояния в материалах, используя сверхкороткие рентгеновские импульсы от лазера SwissFEL. Результаты опубликованы в журнале Nature Materials. Квантовые материалы могут проявлять уникальные свойства — от сверхпроводимости до высокоемких аккумуляторов. Однако эти свойства часто «спят» в естественном состоянии вещества и возникают лишь при внешнем возбуждении, например, при облучении светом.

Проблема в том, что такие световые возбуждённые состояния крайне нестабильны — они существуют всего несколько пикосекунд (триллионных долей секунды), что затрудняет их практическое использование. Чтобы решить эту проблему, учёные изучили соединение Sr₁₄Cu₂₄O₄₁ — так называемую «лестничную» купратную структуру. В этом соединении медь и кислород образуют цепочки и лестницы атомов, создавая почти одномерную структуру, идеальную для наблюдения квантовых явлений. Команда смогла вызвать и стабилизировать «метастабильное» квантовое состояние, которое сохранялось на протяжении нескольких наносекунд — что примерно в тысячу раз дольше обычного.

Как это работает?

В нормальном состоянии симметрия электронной структуры мешает заряду перемещаться между цепочками и лестницами. Но точно сфокусированный лазерный импульс временно нарушает эту симметрию, позволяя электронам квантово «туннелировать» в другое состояние. После отключения лазера симметрия восстанавливается, и система «застревает» в новом квантовом состоянии — достаточно долгом, чтобы его можно было изучить.

Для анализа процесса учёные использовали метод временнó разрешённого резонансного непружного рентгеновского рассеяния (tr-RIXS), который позволяет отслеживать динамику движения электронов, магнитных и орбитальных возбуждений в реальном времени. Эксперимент проводился на новой станции Furka установки SwissFEL, где удалось впервые зафиксировать столь продолжительное существование возбужденного электронного состояния.

Значение для технологий будущего

Это исследование представляет собой важный шаг к управлению квантовыми состояниями вне равновесия. Способность стабилизировать такие состояния открывает дорогу к созданию материалов с настраиваемыми функциями, которые смогут использоваться в ультрабыстрых оптоэлектронных устройствах, фотонных вычислениях и даже квантовой передаче информации.

«Мы теперь можем проектировать материалы, в которых квантовые состояния будут не просто появляться, а сохраняться достаточно долго для использования», — говорит Харри Падма, один из авторов исследования. В перспективе это также открывает возможность создания энергонезависимой памяти, в которой данные будут храниться в квантовых состояниях, индуцированных светом.

 
Печать
Рейтинг:
  •  
Авторизуйтесь для оценки материала

С этим материалом еще читают:

Самый короткий лазерный импульс в мире поведает тайны квантовой механики

Ученые, поставившие рекорд длины лазерного импульса надеются с его помощью рассмотреть мельчайшие частицы. Исследовательская команда университета Центральной Флориды создала самый короткий лазерный импульс в мире, предоставив ученым новый инструмент для наблюдения за явлениями квантовой механики, которые до настоящего момента были скрыты от их взгляда.Профессор Женгху Чэнг с кафедры физики возглавлял исследование, в ходе которого был достигнут 67-аттосекундный импульс наиболее короткого ультрафиолетового
 

Квантовая голограмма может хранить информацию

Ученые из лаборатории квантовой оптики Санкт-Петербургского университета, профессор Иван Соколов (Ivan Sokolov) и его аспирант Антон Ветлугин (Anton Vetlugin), развили теоретическую модель квантовой памяти для света, применив концепцию голограммы к квантовой системе. Авторы работы показали, что теоретически возможно по запросу считать заданную порцию квантовых световых сигналов от голографического изображения
 

Испытания лазерной молнии проведены американской армией

Армия США разрабатывает оружие, которое стреляет по цели разрядом молнии, который управляется лазером. Электропроводящий плазменный канал (laser-induced plasma channel, LIPC) разработан для поражения целей, которые проводят электричество лучше, чем воздух или земля, которые окружают их. Это оружие прошло всестороннее тестирование в январе. Возглавляющий проект Джордж Фишер, сказал: "Нам никогда не надоедало стрелять молниями по учебным целям". Детали об этом оружии были опубликованы на сайте армии США. Фишер пояснил
 
 

Еще из категории технологии:

 
 
 

Последние комментарии

 

Комментариев нет. Будьте первым!

Пожалуйста, авторизуйтесь, чтобы иметь возможность оставлять комментарии.
 
 
 
 

Главная | космос | здоровье | технологии | катастрофы | живая планета | среда обитания | Читательский ТОП | Это интересно | Строительные технологии

RSS | Обратная связь | Информеры | О сайте | E-mail рассылка | Как включить JavaScript | Полезно знать | Заметки домоседам | Социальные сети

© 2007-2025 GlobalScience.ru
При полном или частичном использовании материалов прямая гиперссылка на GlobalScience.ru обязательна