Ученым удалось превратить стеклянную наночастицу в квантовый объект, находящийся одновременно в двух разных местах

Волновая функция наночастицы

Не так давно исследователи из Венского университета и Швейцарского федерального технологического института при помощи света лазеров охладили стеклянную наночастицу до такого уровня, что она перестала быть обычным физическим объектом и превратилась в объект, подчиняющийся исключительно причудливым законам квантовой физики. В своих экспериментах ученые использовали стеклянную сферу, размер которой значительно меньше размера песчинки, но которая, при этом, состоит из нескольких миллионов атомов. В отличие от уровня микроскопического мира атомов и фотонов, стеклянная наночастица является объектом макроскопического мира, и возможность ее превращения в квантовый объект дает нам возможность использования всего этого в реальных вещах и устройствах.

«Амплитуда квантовых колебаний атомов, которые остаются после подавления тепловых колебаний путем охлаждения до сверхнизких температур, порой значительно превышает размер самого атома» — пишут исследователи, — «Однако, измеренная нами амплитуда квантовых колебаний наночастицы оказалась меньше диаметра одного атома. И для того, чтобы можно было использовать в своих интересах квантовую природу этой наночастицы, нам пришлось искусственно расширить ее волновую функцию».

Процедура расширения волновой функции квантовой наночастицы оказалась очень сложным занятием из-за того, что даже самые малые внешние воздействия разрушают квантовую природу и превращают наночастицу обратно в обычный физический объект. Однако, тщательно подобрав «потенциалы» создаваемых лазерами оптических полей, ученые добились того, что волновая функция наночастицы сначала разделяется и расширяется, а затем сжимается к первоначальному виду. А в момент расширения волновой функции наночастица, согласно всем канонам квантовой физики, находится в состоянии суперпозиции ее положения, т.е. одновременно находится в двух разных местах.

Изменяя потенциалы создаваемых оптических полей по определенным законам, ученые смогли реализовать управление квантовым состоянием стеклянной наночастицы. Оказалось, что это квантовое состояние весьма чувствительно к проявлениям внешних статических сил, что позволит использовать такие частицы в роли активных элементов сверхвысокочувствительных датчиков, измеряющих с высочайшей точностью проявление различных сил, гравитации, к примеру.

А в своих дальнейших исследованиях ученые планируют создать сразу две стеклянные наночастицы, волновая функция которых находится в постоянном расширении и сжатии, и запутать эти частицы на квантовом уровне. Это, в свою очередь, позволит ученым исследовать совершенно новые области макроскопического квантового мира, некоторые из которых в будущем можно будет использовать в практических целях.

Параллельно с этим отдельная группа ученых будет проверять значения теоретических пределов и основных принципов квантовой физики, пытаясь перевести в состояние квантовой суперпозиции макроскопические объекты больших размеров, включая объекты, состоящие из миллиардов атомов.

Share Button

Материалы по теме:

Новая технология позволяет получить аттосекундные импульсы света при помощи обычного промышленного лазера
Группа исследователей из университета Центральной Флориды разработала новый метод, позволяющий получить импульсы света, длительность которых исчисляется аттосекундами, используя на входе свет, вырабатываемый обычным лазером ...
Поляритонный фильтр позволяет преобразовать свет обычного лазера в «квантовый свет»
Международная группа ученых продемонстрировала новый способ преобразования света, излучаемого обычным лазером, в так называемый квантовый свет. Особенностью такого света являются идентичные квантовые свойства его ...
Установлен новый рекорд в области ускорения частиц в плазменном канале
Не так давно ученые-физики Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли установили новый мировой рекорд в области ускорения элементарных частиц. На 20 сантиметровом участке плазменного ...
Создан новый сверхвысокочувствительный датчик, измеряющий малые силы при помощи единственного атома
Исследователи из университета Гриффита (Griffith University), работавшие совместно с учеными из австралийской научно-исследовательской организации CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), разработали новую высокоточную ...
Лазерный сканер LiDAR позволил ученым заглянуть глубже в океанские пучины
Несколько десятилетий назад Артур Чарлз Кларк - известный английский писатель, ученый, футуролог и изобретатель, предложил идею так называемого подводного телескопа, позволяющего людям рассмотреть все ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика