Квантовое состояние материи при обычных условиях: как физики обошлись без экстремального холода
Группа физиков впервые получила квантовый материал, способный существовать при температуре около 60 °C без необходимости в сильном охлаждении. Для этого был использован экситон-поляритонный конденсат Бозе — Эйнштейна, сформированный в микрорезонаторе. Этот уникальный квантовый объект демонстрирует свойства, сочетающие в себе черты жидкости и твёрдого тела. Исследование опубликовано 9 ноября в журнале Science Advances.
В ходе экспериментов для поддержания состояния конденсата применялись лазерные импульсы, которые регулярно восстанавливали систему. В состав материала входили жидкие кристаллы и органический полупроводник. Наблюдались характерные полосы кристаллической решётки в различных областях, что свидетельствует о спонтанном нарушении симметрии. Однако со временем структура разрушалась из-за взаимодействия компонентов — полупроводника с жидкими кристаллами.
Будущее исследований и практические возможности
Результаты экспериментов подтвердились на нескольких образцах и совпали с данными компьютерного моделирования. Учёные планируют увеличить длительность существования такого квантового состояния и изучить возникающие в нём квантовые вихри. Это открытие может кардинально изменить подходы в квантовой физике и материаловедении, позволяя проводить исследования без дорогостоящих и сложных систем охлаждения.
Для российского научного сообщества и индустрии подобный материал представляет особую ценность, так как значительно упрощает экспериментальную базу и снижает эксплуатационные затраты. Создание квантовых состояний, доступных при комнатной температуре, открывает перспективы в разработке новых устройств на основе экситон-поляритонов — от квантовых компьютеров и сенсоров до фотонных технологий.
Недавние достижения в области квантовых материалов открывают новые горизонты для исследований в физике. Например, немецкие ученые зафиксировали туннелирование электронов в графене, что подтверждает важность работы с квантовыми состояниями. Эти исследования могут значительно повлиять на разработку новых технологий и устройств, основанных на уникальных свойствах материалов, работающих при комнатной температуре.