Квантовое открытие, нарушающее правила нагрева
В эксперименте с ультрахолодными атомами учёные обнаружили, что сильно взаимодействующая квантовая система перестаёт поглощать энергию под действием периодических «пинков» лазера, демонстрируя эффект многочастичной динамической локализации
Короткое резюме
Исследователи из Инсбрукского университета провели эксперимент с одномерным квантовым газом сильно взаимодействующих атомов, охлаждённых до нанокельвиновых температур. Атомы подвергались периодическому воздействию быстро включающейся и выключающейся оптической решётки (эффект «kicks»). Вопреки классическим ожиданиям, после короткого начального периода распространение импульса атомов прекращалось, и их кинетическая энергия переставала расти, несмотря на продолжающееся воздействие. Система вошла в состояние многочастичной динамической локализации.
Ключевым фактором этого явления оказалась квантовая когерентность и многочастичная запутанность, которые предотвращали термализацию системы и диффузию в импульсном пространстве. Когда учёные добавили в последовательность «kicks» элемент случайности, локализация разрушилась, и атомы снова начали поглощать энергию, что подтвердило решающую роль когерентности. Воспроизвести такое поведение с помощью классических компьютерных симуляций крайне сложно.
Открытие имеет важное значение для квантовых технологий, поскольку проблема нежелательного нагрева и потери когерентности является одной из основных на пути создания квантовых симуляторов и компьютеров. Эксперимент демонстрирует, что при определённых условиях квантовые системы могут оставаться стабильными и не поглощать энергию даже при сильном внешнем воздействии, что открывает новые пути для управления состоянием квантовой материи.
Подавление поглощения энергии в квантовой системе
Сильно взаимодействующая одномерная система ультрахолодных атомов под действием периодического лазерного возбуждения перестала поглощать энергию и вошла в состояние многочастичной динамической локализации, при котором распространение импульса «freezes»
Ключевая роль квантовой когерентности
Локализация и прекращение нагрева обусловлены квантовой когерентностью и многочастичной запутанностью, которые предотвращают термализацию и диффузию. Добавление случайности в возбуждение разрушает локализацию, подтверждая этот механизм
Нарушение классической интуиции
Результат противоречит классическому ожиданию, что непрерывное возбуждение обязательно приводит к нагреву и хаотизации системы, демонстрируя устойчивость, укоренённую в квантовой механике
Важность для квантовых технологий
Открытие предлагает новый взгляд на проблему управления нагреванием и декогеренцией в квантовых симуляторах и компьютерах, показывая, что при определённых условиях можно полностью подавить поглощение энергии
Текст сгенерирован с использованием ИИ
