© Ni Yanqiang/Zhejiang Daily Press Group/VCG via Getty Images
Китайские исследователи совершили прорыв в квантовой физике, создав аналог «кота Шрёдингера» с рекордно долгим временем жизни — около 23 минут. Используя атомы иттербия-173, учёные смогли стабилизировать квантовое состояние, которое может быть применено для поиска новой физики и разработки сверхчувствительных атомных магнетометров. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
Наш метод позволяет создавать атомные магнетометры, способные проводить измерения с максимальной точностью, допустимой законами квантовой механики. Кроме того, такие «коты Шрёдингера» могут использоваться для разработки новых типов квантовой памяти, многоуровневых кубитов и систем коррекции ошибок в квантовых компьютерах. отмечают исследователи
Группа физиков под руководством профессора Лу Чжэнтяня из Научно-технологического университета Китая разработала новый подход для преодоления стандартного квантового предела точности, установленного принципом неопределённости Гейзенберга. Этот принцип ограничивает точность измерения положения микроскопических объектов и малых колебаний полей, что давно является вызовом для учёных.
Одним из способов обхода этих ограничений является использование квантово-запутанных частиц, находящихся в состоянии, аналогичном мысленному эксперименту с котом Шрёдингера. В таком состоянии частицы могут одновременно находиться в суперпозиции двух квантовых состояний, что позволяет достичь или даже превзойти стандартный предел точности измерений.
Однако поддержание такого запутанного состояния в течение длительного времени представляет сложность из-за влияния внешних факторов и взаимодействий с окружающей средой. Китайским учёным удалось решить эту проблему, создав особый режим запутывания атомов иттербия-173, при котором они защищены от большинства помех.
Для этого атомы были захвачены в оптические ловушки и охлаждены до температур, близких к абсолютному нулю. Затем с помощью серии лазерных импульсов исследователи изменили направление вращения ядер атомов и запутали их между собой. В результате квантовое состояние сохранялось в течение 23 минут, что является рекордом для подобных систем.
Продление времени жизни квантового «кота Шрёдингера» до таких показателей позволяет проводить измерения магнитных полей с точностью, превышающей стандартный квантовый предел в 3,2 раза. Это открывает новые перспективы для создания рекордно чувствительных магнетометров и развития компонентов квантовых вычислительных устройств.