Физики из Института Макса Планка установили новые стандарты квантовой когерентности молекул на сверхчистой поверхности

Преодоление квантовых барьеров: уникальные молекулы на идеально очищенной поверхности

Как сообщает НВ — Техно: 20 октября команда исследователей из Института Макса Планка объявила о достижении беспрецедентного уровня оптической квантовой когерентности молекул на сверхчистой поверхности. Для подготовки поверхности органического кристалла применяли метод сублиминации при экстремально низких температурах. Это позволило экспериментально изучить отдельные молекулы с рекордной точностью. Итоги работы опубликованы в авторитетном издании Science.

Впервые ученым удалось доказать, что молекулы, расположенные на поверхности, способны сохранять предельный квантовый уровень когерентности. Для очистки поверхности использовалась сублиминация кристаллического органического материала, после чего образец охлаждали до температуры, приближенной к абсолютному нулю - около -270 °C. Руководитель проекта профессор Вахид Сандогдар и доктор Алексей Шкарин отметили, что

«качество квантовых систем определяется временем когерентности - интервалом, в течение которого молекула сохраняет свои квантовые свойства»

.

Основные этапы эксперимента и перспективы

На сверхчистой кристаллической поверхности молекулы достигали предела Фурье - фундаментального ограничения, связанного со скоростью отдачи энергии в окружающую среду. Взаимодействие с поверхностью позволило управлять ориентацией молекул и изменять их энергетические уровни и колебательные состояния. В дальнейшем планируется интеграция этой технологии с атомно-силовой микроскопией для сверхточного локального контроля на нанометровом уровне.

Ключевые шаги в методике включают:

• сублимацию органического кристалла,
• охлаждение до температуры около -270 °C,
• нанесение молекул с помощью микропечи,
• измерение и анализ квантовой когерентности.

Размещение квантовых излучателей на поверхности открывает новые возможности для применения сканирующей туннельной и атомно-силовой микроскопии, обеспечивая точнейший контроль над молекулярными системами. Это достижение имеет значительный потенциал для развития квантовых вычислений и защищённых коммуникаций.

Работа исследователей из Института Макса Планка представляет собой важный прорыв на пути к совершенствованию квантовых технологий. Полученные результаты расширяют горизонты изучения молекулярных систем и могут положительно сказаться на таких направлениях, как квантовые вычисления, квантовая криптография и создание новых материалов. Использование передовых методик контроля молекул на сверхчистых поверхностях открывает перспективы для создания более мощных и эффективных квантовых устройств в будущем.

Для российских ученых и специалистов в области квантовых технологий подобные достижения становятся базой для развития национальных исследовательских проектов и ускоренного внедрения передовых квантовых систем в промышленность и коммуникации.

Достижения в области квантовой когерентности открывают новые горизонты для исследований в квантовой физике. Например, недавний эксперимент, в котором была продемонстрирована квантовая запутанность наночастицы и света при обычной температуре, подчеркивает важность таких технологий для дальнейшего развития квантовых систем. Сравнение этих исследований может привести к значительным прорывам в понимании квантовой механики и ее приложений.