26.04.2017
Редакция Naked Science
3

Физики построили квантовую лестницу из импульсов

Американские ученые разработали технологию создания виртуальных импульсных решеток, которая позволяет моделировать магнитные поля с высокой точностью.

1-firsteverdir
©Wikipedia

Возможность проектирования атомарных решеток, конфигурация которых может адаптироваться под наблюдение определенных эффектов, считается перспективной для физики. Дело в том, что этот метод позволяет создавать синтетические структуры с заданными свойствами. Как правило, в основе подобных технологий лежит идея построения периодических решеток, роль электронов в которых играют охлажденные атомы, тогда как периодический потенциал обеспечивается за счет лазеров. В новой работе специалисты из Иллинойсского университета в Урбана-Шампейне показали принципиально новый подход, представив систему, трансляционной симметрией в которой также обладают импульсы частиц.

 

Для этого авторы охладили атомы рубидия до конденсата Бозе — Эйнштейна, после чего поместили их в оптические ловушки, имитирующие ямы, в которых находятся электроны. Управление системой осуществлялось посредством двух пар лазеров с длиной волны 781,5 и 1064 нанометра. Каждая пара могла увеличивать импульс атомов на специфическую величину благодаря ориентированию вдоль общей оси. Поскольку длины волн оставались некратными, суммарный импульс раскладывался на сумму независимых значений от разных пар лазеров. В рамках демонстрации ученые получили два варианта импульса для коротко- и пять — для длинноволнового лазеров, двумерная проекция состояний которых получила название лестницы.

 

Виртуальная квантовая лестница: m и синий цвет соответствуют коротковолновому, n и красный цвет — длинноволновому лазеру / ©Alex An et al., Science Advances, 2017

 

В отличие от новой системы, имеющей фактически два независимых импульсных измерения, спроектированные ранее системы имели одно импульсное и одно пространственное измерение. По словам исследователей, предложенный подход на примере прямого наблюдения хиральных токов в рамках моделирования квантового эффекта Холла позволяет имитировать сильно неоднородное магнитное поле (с перепадом в 100 Тесла на дистанции в несколько ангстрем) — сейчас это представляется недостижимым в системах их оптических ловушек и в обычных материалах. Кроме того, в режиме «имитации однородного поля» описанная технология способна быстро изменять магнитное поле.

 

Примечательно, что для испытаний метода авторы использовали сравнительно сложную задачу. Хиральные токи являются асимметричными и не могут течь одинаково в разных направлениях. В частности, квантовый целочисленный эффект Холла проявляется в том, что токи, возникающие по краям образца, в зависимости от направления внешнего магнитного поля, текут только по или против часовой стрелки. Этот эффект основан на ограничении движения электрона в магнитном поле по окружности, который, отражаясь от границы, описывает окружность частично и оставляет часть импульса «вдоль» края. Возможность наблюдать такие токи позволяет создавать экзотические состояния различных материалов.

 

Подробности исследования опубликованы в журнале Science Advances.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 18:54
Мария Азарова

Ученые получили снимок планеты 2M0437b, которая сформировалась не более пяти миллионов лет назад и до сих пор остается чрезвычайно горячей.

Вчера, 12:50
Алиса Гаджиева

Ученые утверждают, что обнаруженная ими 1,5-тысячелетняя церковь построена над домом апостолов Андрея и Петра.

Вчера, 11:49
Университет Лобачевского

Ученые кафедры высокомолекулярных соединений и коллоидной химии Университета Лобачевского изобрели способ доставки инсулина в хитозановых капсулах. Эксперименты на животных с моделированным сахарным диабетом показали: препарат действует на 20 процентов дольше инсулиновых инъекций.

Вчера, 14:06
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

22 октября
Ольга Иванова

Американские исследователи пришли к выводу, что человеческий мозг уменьшился из-за процессов глобализации, кооперации и разделения труда.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

30.04.2017
-
0
+
Ребята, подправьте опечатку в предложении: "сейчас это представляется недостижимым в системах ИХ оптических ловушек и в обычных материалах." Кажется, вместо "их" должно быть "из" =) И спасибо большое за статью!
-
0
+
...В рамках демонстрации ученые получили семь вариантов импульса для коротко- и длинноволнового лазеров, двумерная проекция состояний которых получила название лестницы... Ну как же так. Не семь, а десять. Если по одной координате 5 возможных значений импульса, а по второй - два, то сколько всего различных импульсов может быть? Чуть ниже же на картинке все показано. И это же не опечатка
    26.04.2017
    -
    0
    +
    Александр, спасибо за уточнение. Можете заодно свой текст на неопечатки проверить.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: