Ученые впервые запрограммировали взаимодействие между квантовыми магнитами
Команда немецких физиков из Центра квантовой динамики Гейдельбергского университета изменили взаимодействие между микроскопическими квантовыми магнитами - спинами. В исследовании магниты впервые сохраняли свою первоначальную ориентацию в течение длительного периода в изолированных квантовых системах.
В своих экспериментах исследователи использовали газ из атомов, который был охлажден до температуры, близкой к абсолютному нулю. С помощью лазера атомы были раскалены и отделяли электроны на макроскопические расстояния от атомного ядра. Эти "атомные гиганты", известные как атомы Ридберга, взаимодействуют друг с другом на расстояниях почти в миллиметр.
"Ансамбль ридберговских атомов обладает точно такими же характеристиками, что и взаимодействующие неупорядоченные квантовые магниты. Это делает его идеальной платформой для моделирования и изучения квантового магнетизма", - утверждает ведущий специалист исследования, доктор Нитивади Тайчароен.
Исследование состояло в том, чтобы управлять динамикой квантовых магнитов, применяя методы из области ядерного магнитного резонанса. В своих экспериментах исследователи применили специально разработанные периодические микроволновые импульсы для изменения спинов атомов с целью контроля взаимодействия между ними.
Ученым удалось запрограммировать ориентацию квантовых магнитов
Микроволновые импульсы реагируют на ридберговские атомы в миллиардные доли секунды. Одновременно атомы сверхчувствительны к любым внешним воздействиям, какими бы микроскопическими они ни были. В своих экспериментах ученым удалось сохранить макроскопическую намагниченность.
"Это похоже на разбитое стекло, волшебным образом собирающееся после того, как оно упало на пол", - говорят ученые.
Силы между частицами, атомами, молекулами или даже макроскопическими объектами, такими как магниты, определяются взаимодействиями природы. Например, два близко расположенных стержневых магнита перестраиваются под действием магнитных сил.
Эти исследования важны для лучшего понимания основных процессов в сложных квантовых системах.
"После первой и второй квантовой революции, которые привели к пониманию систем и точному управлению отдельными объектами, мы уверены, что наша техника динамической настройки взаимодействий программируемым способом открывает путь к квантовым технологиям 3.0", - заключает профессор Маттиас Вайдемюллер.
