Физики смогли удержать атомы в состоянии суперпозиции 23 минуты
Китайские исследователи удерживали изотоп иттербия-173 в состоянии «кота Шредингера» более 20 минут. Эта работа приблизила точность измерений фазового сдвига квантовой системы к теоретически возможному пределу.
Метрология — наука, занимающаяся вопросами измерений, их точности и методов проведения. В квантовой метрологии спины частиц выступают инструментом для измерения магнитных полей, инерции и других физических явлений. Кроме того, они открывают возможность исследовать новую физику за пределами Стандартной модели.
Китайские физики сосредоточились на изучении состояния «кота Шредингера» — суперпозиции, представляющей собой одновременное существование двух противоположно направленных и максимально удаленных состояний спина в одном атоме. Такое состояние атомов обладает уникальными преимуществами для проведения точных измерений в квантовых системах.
Главным вызовом для применения состояний «кота Шредингера» в экспериментах остается поддержание достаточной продолжительности когерентности — состояния, в котором сохранены суперпозиция спинов и четкое разделение между их фазами.
Чтобы преодолеть эту проблему, научная группа под руководством профессора Лу Чжэнтяня (Lu Zhengtian) и исследователя Ся Тяня (Xia Tian) из Университета науки и технологии Китая (USTC) использовала примерно 10 тысяч атомов изотопа иттербия-173 (¹⁷³Yb), обладающих спином (5/2).
Ученые охладили атомы почти до абсолютного нуля и удержали их в стабильном положении с помощью лазера. В таких условиях квантовые состояния атомов можно контролировать с высокой точностью, и физики поместили каждый атом в состояние суперпозиции с двумя очень далекими спинами: +5/2 и -5/2.
Состояние суперпозиции спинов, «кота Шредингера», демонстрирует повышенную чувствительность к магнитному полю. Кроме того, оно устойчиво к шумам, связанным со случайными изменениями интенсивности лазеров и пространственными неидеальностями решетки, в которую помещены изотопы иттербия-173.
Обычно суперпозиция остается стабильной миллисекунды, но в этом эксперименте физикам удалось удержать состояние «кота Шредингера» более 20 минут. Для подтверждения времени когерентности проверяли чувствительность к фазовым сдвигам. Фазовый сдвиг связан с вращением спинового вектора атомов в суперпозиции. Он приводит к изменению относительной фазы между состояниями, что можно измерить с помощью техники под названием интерферометрия Рамси.
Результаты новой научной работы подтвердили, что измерения фазы приближаются к пределу Гейзенберга. Это теоретически максимально возможная точность измерения фазы в квантовых системах, ограниченная фундаментальными законами квантовой механики. Такая точность подтверждает эффективность используемой техники и устойчивость состояния «кота Шредингера».
Долговременное состояние суперпозиции атомов иттербия-173 открывает новые перспективы для атомной магнитометрии, квантовых вычислений и исследований физики за пределами Стандартной модели. Результаты исследования расширяют возможности метрологии и технологий, связанных с квантовыми вычислениями и сенсорами.
Статья ученых опубликована в журнале Nature Photonics.
Telegram 
Дзен 
VK Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Нуклеосомы — основные «катушки» упаковки ДНК — почти всегда находятся в искаженном состоянии, а не в аккуратной и стабильной форме, как считалось десятилетиями. Именно через такие микроскопические изменения, как выяснили ученые, клетка регулирует работу генов — а значит, управляет развитием, реакцией на внешние раздражители и даже возникновением болезней.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии