Шум окружающей среды помог в передаче энергии по линии ионов

Команда исследователей из нескольких учреждений Австрии и Германии продемонстрировала, что введение шума окружающей среды в линию ионов может улучшить передачу энергии. В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, исследователи описывают свои эксперименты и объясняют, почему результаты могут быть полезны их коллегам.

Предыдущие исследования показали, что движение электронов через проводящий материал можно описать квантово-механическими уравнениями. Но в реальном мире такое движение может быть нарушено вмешательством шума окружающей среды, что приводит к подавлению передачи энергии. Ранние исследования также показали, что электричество, движущееся через материал, можно описать как волну. Если такие волны остаются синхронными, они описываются как когерентные. Однако шум или дефекты атомной решетки могут расстроить эти волны и, как результат, подавить их поток. Такое подавление называется локализацией Андерсона. В новой работе исследователи показали, что локализации Андерсона можно преодолеть при помощи шума окружающей среды.

Работа заключалась в изолировании 10 ионов кальция и удержании их в пространстве в виде линии — одномерного кристалла. Для переключения ионов между состояниями использовались лазеры. Энергия на линию ионов подавалась при помощи лазерных импульсов. Такая установка позволила ученым наблюдать движение энергии по этой линии от одного конца к другому. Локализации Андерсона вводились воздействием отдельных лазеров на каждый ион, в результате были получены ионы разной интенсивности. С определенной степенью беспорядка команда создала шум путем случайного изменения интенсивности лучей, выпущенных по отдельным ионам. Это привело к колебанию частот. Команда выяснила, что это колебание позволило энергии передвигаться между ионами и преодолевать локализации Андерсона.

Исследователи отмечают, что у системы был определенный предел — слишком сильный шум снова подавил передачу энергию из-за квантового эффекта Зенона. Ученые утверждают, что их система может быть полезна другим специалистам, так как позволяет изучить квантовые эффекты в искусственно созданной квантовой системе.