Физики построили квантовую лестницу из импульсов — Naked Science
6 минут
Редакция
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.
6 часов назад
7 минут
Мария Азарова

Эксперты Всемирной организации здравоохранения напомнили о том, что прививать от коронавируса в первую очередь нужно тех, кто подвержен повышенному риску заболеть Covid-19, особенно в тяжелой форме.

Вчера, 14:05
4 минуты
Мария Кривоченко

Ученые выяснили, что, независимо от врожденных способностей к восприятию звука, мозг музыкантов имеет более сильные структурные и функциональные связи, чем тех, кто не играет на музыкальных инструментах.

10 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Китайские ученые провели исследование с участием более двух тысяч человек и выяснили, что любовь немного поспать после обеда благотворно сказывается на когнитивных способностях пожилых людей.

24 января
4 минуты
Мария Азарова

Пациент — уроженец Исландии Феликс Гретарссон, лишившийся верхних конечностей более 23 лет назад из-за несчастного случая на работе — уже идет на поправку.

22 января
52 минуты
Александр Березин

Решение Совета по космосу РАН повременить с созданием сверхтяжелой ракеты для полетов на Луну звучит странно. Куда откладывать лунную ракету, когда в США средство полета туда отправится в космос уже в 2022 году? Если присмотреться к ситуации внимательно, все еще хуже. Starship — не просто ракета для полетов к Луне и Марсу, а технологическое решение, которое навсегда перевернет военно-политический баланс на Земле. Попробуем разобраться, откуда у «Роскосмоса» такое нежелание посылать людей в дальний космос и как прорывной проект Илона Маска может оказаться дорогой к настоящей Звезде Смерти.

Вчера, 08:15
9 минут
Мария Азарова

Существует распространенное мнение, что женщины, скрывая овуляцию, получили возможность удерживать мужчин рядом с собой. Однако авторы нового исследования заявляют о преимуществах, которые женщины, напротив, таким образом могли возыметь во взаимоотношениях с представительницами своего же пола.

4 января
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России приступили к летным испытаниям нового Ту-214. По имеющимся данным, речь идет о третьем и заключительном экземпляре Ту-214ПУ, изготовленном по контракту от 2017 года.

6 января
42 минуты
Александр Березин

Попытки нашей страны создать замену сверхмассовому биплану советской эпохи терпят неудачи вот уже тридцать лет. Причина проста: кризис легкомоторной авиации в целом. Когда-то самая передовая часть авиастроения сегодня застряла на решениях большой древности — и без резкого изменения всей концепции "летающего такси" так и не увидит заметных результатов.

4 января
7 минут
Василий Парфенов

Наступление Мирового океана на сушу, как правило, связывают с глобальным потеплением. Однако испанские геологи описали еще одну проблему, которая только усугубляет ситуацию. Они подсчитали, что из-за проседания почв территория, на которой проживает 19% населения Земли, окажется ниже уровня моря уже к 2040 году.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария
Роман М.
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!
ulogin_vkontakte_12460768
26.04.2017
-
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
    dstrigun
    26.04.2017
    -
    0
    +
    Александр, спасибо за уточнение. Можете заодно свой текст на неопечатки проверить.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: