Физики заставили атомы вести себя как квантовая цепь
Используя сверххолодные атомы и лазер, учёные воссоздали ключевой элемент квантовых компьютеров — переход Джозефсона, и впервые визуализировали в атомной системе универсальные шаги Шапиро
Короткое резюме
Физики из Университета Кайзерслаутерн-Ландау (RPTU) успешно смоделировали поведение перехода Джозефсона — фундаментального компонента квантовых компьютеров и эталона напряжения — в полностью отличной системе из сверххолодных атомов. Они разделили два конденсата Бозе-Эйнштейна тонким оптическим барьером, созданным лазерным лучом, и, периодически перемещая его, воспроизвели условия, аналогичные воздействию микроволнового излучения на сверхпроводящий контакт.
В этом атомном аналоге проявился ключевой признак джозефсоновского перехода — так называемые шаги Шапиро, дискретные плато напряжения, которые используются для калибровки вольта во всём мире. Появление этого эффекта в совершенно иной физической среде подтверждает его универсальность. Более того, учёным впервые удалось непосредственно визуализировать возникающие возбуждения, что невозможно при изучении электронов внутри твёрдого сверхпроводника.
Данная работа является классическим примером квантового моделирования, которое позволяет исследовать недоступные для прямого наблюдения микроскопические процессы. В перспективе команда планирует соединять несколько атомных переходов, создавая полные атомные цепи («атомтронику») для изучения когерентных волновых эффектов и воспроизведения других базовых электронных компонентов на атомном уровне с возможностью их прямой визуализации.
Успешное квантовое моделирование
Ключевые свойства сверхпроводящего перехода Джозефсона, включая шаги Шапиро, впервые воспроизведены и визуализированы в управляемой системе из сверххолодных атомов и лазерного барьера
Подтверждение универсальности
Появление шагов Шапиро в атомной системе доказывает, что это фундаментальное квантовое явление универсально и не зависит от конкретной физической реализации (сверхпроводники vs. атомные конденсаты)
Мост между мирами
Эксперимент строит мост между квантовым поведением электронов в твёрдых телах и атомов в ультрахолодных газах, демонстрируя общность лежащих в основе принципов
Перспективы атомтроники
Работа открывает путь к созданию цепей из связанных атомных переходов (атомтроника), где атомы, подобно электронам, переносят ток, но их движение можно наблюдать напрямую для изучения когерентных эффектов
Текст сгенерирован с использованием ИИ
