Фізики Каліфорнійського технологічного інституту вперше експериментально виміряли квантові енергетичні рівні

Тепер це практика. Фізики вперше виміряли енергетичні рівні, передбачені квантовою теорією

Як повідомляє НВ — Техно: 1 жовтня 2023 року о 16:02 було опубліковано результати вражаючого дослідження, проведеного фізиками з Каліфорнійського технологічного інституту. Вперше в історії експериментально виміряно енергетичні рівні, які були передбачені квантовою теорією понад 40 років тому. Цей прорив відкриває нові можливості для дослідження квантової матерії та її властивостей.

Дослідження та результати

Дослідження, результати якого з'явилися в журналі Nature, об'єднало експериментальну групу під керівництвом професора Мануеля Ендреса та теоретичну групу, якою керував професор Джейсон Алісеа. У співпраці також брали участь науковці з Університету Париж-Сакле та Мюнхенського технічного університету. Вчені використали сучасні квантові симулятори для двох конформних теорій поля, зокрема трикритичної теорії Ізінга.

Експерименти проводились на ланцюгах атомів стронцію, які утримувались за допомогою оптичних пінцетів. Атоми стронцію були переведені у рідбергівські стани за допомогою лазерів, що дозволило ланцюжку атомів функціонувати як єдине ціле. Для фіксації енергетичних рівнів був використаний метод багаточастинкової модуляційної спектроскопії. Вимірювання проводилися на ланцюгах, які складалися до 35 атомів. Отримані спектри збіглися з теоретичними передбаченнями конформної теорії поля Ізінга, що підтверджує їхню точність.

Раніше лабораторія Каліфорнійського технологічного інституту досягла значного успіху, утримуючи аж до 6100 атомів у одному масиві. Важливо зазначити, що квантові фазові переходи відбуваються за температур, близьких до абсолютного нуля. Конформна теорія поля та трикритична теорія Ізінга описують універсальну поведінку систем при критичних точках, що робить ці результати ще більш значущими для подальших досліджень у цій галузі.

Цей експеримент є важливим кроком у розумінні квантових систем та їхніх властивостей, і відкриває нові горизонти для подальших наукових досліджень. Вимірювання енергетичних рівнів, які раніше залишалися лише теоретичними, можуть мати широкі наслідки для розвитку квантових технологій, включаючи квантове обчислення та квантову криптографію. Отримані результати також можуть надати нові підходи до вирішення складних задач у фізиці та матеріалознавстві.

Цей прорив у вимірюванні квантових енергетичних рівнів підкреслює важливість нових досліджень у галузі квантової фізики. Не менш вражаючим є те, що фізики зафіксували незвичайний рух лазерного променя проти потоку квантової світлової рідини, що ставить під сумнів класичні принципи фізики. Ці результати можуть значно розширити наше розуміння квантових явищ.