Физики создали квантовые узлы

• Ученые создали квантовые, долгоживущие структуры!

P/S: (Ученые создали квантовые, долгоживущие структуры! )

Физики-теоретики уже на протяжении десятилетия предсказывают, что это возможно, чтобы сформировать квантовые узлы в поле, но никто до сих пор не нашел способ, чтобы это доказать экспериментально. Теперь международная команда смогла сделать именно это – создание квантовых узлов в сверхтекучей среде через манипуляции магнитного поля. Руководил процессом Дэвид Холл, принимали участие в эксперименте физики из Колледжа в Амхерсте и Микко Мотонен, а так же из Университета Альто в Финляндии. Если есть желание более плотно поработать с темой, в журнале Nature Physics авторы описывают фундаментальное достижение. Трудно представить визуально эти экзотические объекты, они просто говоря похожи на частицы кольца квантового поля, которые собираются в уплотнения.
Физики имеют более научное название для них – солитоны. Что же это, вы спросите себя. Солитоны это определенный тип волны, которая движется, не теряя своей формы. Эти объекты появляются и в квантовой теории поля. Если воздействовать на квантовое поле, будут появляться разводы – что то похожее, как от камня брошенного в озеро.

Лекция академика Захарова В. Е. "Что такое Солитоны?"

При благоприятных условиях (в случае магнитного поля) эти круги, не угасают, и не рассеиваются, а сохраняют свою форму, как волны. Мотонен задумался и углубился в теоретические описания квантовых узлов и был заинтригован их возможностями. После того, как сделал несколько подсчетов на листке бумаги, он начал с более сложные компьютерные симуляции, чтобы продемонстрировать, что вы должны искать в экспериментальных данных. Первые ответы удалось получить с помощью коллеги в Амхерсте, что позволило на практике проверить его открытия. Первое, что было необходимо для эксперимента, это среда – в данном случае квантовое состояние вещества, известное как конденсат Бозе-Эйнштейна. При нормальной температуре атомы ведут себя почти как бильярдные шары – отскакивают друг от друга в разные стороны. Они делают это более медленно при более низких температурах. Когда температура становится очень близко до абсолютного нуля, атомы расположены так плотно, что начинают терять индивидуальные черты. Это и есть конденсат Бозе-Эйнштейн – сверх холодный суп из квантовой материи. Физики создали первое подобное вещество еще в 1995-м году, через 70 лет после того, как теоретически оно было предсказано. В настоящее время получение конденсата Бозе-Эйнштейна легкое и регулярное занятие.
„Теперь, когда чихнешь часто получается конденсат Бозе-Эйнштейна“, - как то пошутил один из великих физиков:). Следующим шагом является создание необходимых узлов через хитрые манипуляции в магнитном поле. Схема управления была настолько деликатная, что как только процесс был запущен, даже если на выходе ничего не ожидалось. Даже малейшее движение металлического или магнитного элемента может нарушить состояние магнитного поля и сделать данные бесполезными.
„Немного экспериментов и мы кое что переосмыслили“, - объясняет Холл.
Боли все наши мытарства, однако, были оправданы и необходимы. „Мы начали с нуля и за один год мы добились результатов“, - говорит Мотонен. „Когда мы закончили, результаты совпадали 1:1 с моделированием“. Ученые стали довольно хорошими в разработке квантовых узлов этот момент до сих пор все помнят. Они даже смогли запечатлеть на видео опыт своих познаний. Структуры, созданные Гостиной и Мотонен, похожи на дымовые кольца – что вполне уместно. В 19 веке шотландский физик Питер Тейт изучал трансформирование дымовых кольц, а сам Лорд Кельвин был поражен тем, насколько далеко могут пойти кольца дыма из его трубы, сохраняя свою форму.

Tying Quantum Knots - Amherst College and Aalto University

Одним из открытых вопросов после эксперимента стал вопрос, что происходит с квантовыми узлами с течением времени. Они достаточно стабильны или нет!? – это значит, что они не могут или могут быть разорваны или нарушены. „Эти структуры не могут изменяться – они остаются всегда в странном состоянии“, - говорит Холл опираясь на выводы и эксперименты. Он хочет понять, могут ли эти узлы существовать дольше, чем «суперфлуиды» который служат им средой. Если это так, то они были действительно стабильными. „Однако, если суперфлуиды продолжают существовать, а кольца исчезнут, это будет значить, что они неустойчивы – что будет грустно, потому что будет очень трудно в будущем их изучать“, - продолжает ученый.
Мотонен считает, что их работа может принести новый тип топологических квантовых компьютеров. Подобный дизайн будет опираться на узел как кубити, различное число узлов будет кодировать различную информацию. Подобные компьютеры будут очень стабильны и хорошо защищены от случайных ошибок.
<<< главная >>>
<<<< назад >>>>

У нас ищут!

Новости науки

NEWS