Ученые достигают фундаментального квантового предела на поверхности
Исследователи из Института науки о свете Общества Макса Планка создали сверхчистую поверхность органического кристалла, на которой отдельные молекулы впервые достигли фундаментального предела оптической когерентности. Это открывает путь к точному управлению молекулярными квантовыми эмиттерами
Короткое резюме
Ученые из Института науки о свете Общества Макса Планка (MPL) впервые продемонстрировали, что отдельные молекулы, прикрепленные к поверхности, могут достигать предельного квантового предела оптической когерентности. Для этого они создали сверхчистую поверхность органического кристалла, на которую наносили молекулы, и охладили систему до нескольких кельвинов выше абсолютного нуля. Результаты опубликованы в журнале Science и могут открыть новые возможности для изучения взаимодействия молекул с поверхностями и развития квантовых технологий.
Поверхности долго оставались серьезным препятствием для квантовых исследований: загрязнения из окружающей среды накапливались на них и нарушали хрупкие квантовые свойства отдельных эмиттеров. Команда под руководством профессора Вахида Сандогхдара использовала естественную сублимацию органического кристалла: в вакуумной камере-криостате верхние слои кристалла постепенно испарялись и уносили загрязнения, оставляя исключительно чистую поверхность. Затем кристалл охладили, чтобы остановить дальнейшую сублимацию, и с помощью миниатюрной печи нанесли на него молекулы.
Молекулы на такой поверхности стабильно достигали фурье-предела — фундаментального ограничения времени когерентности, определяемого временем высвобождения энергии эмиттером. Ранее в шумной среде когерентность терялась в сотни или тысячи раз быстрее. В дальнейшем исследователи планируют объединить метод с атомно-силовой и сканирующей туннельной микроскопией, чтобы получить нанометровый локальный контроль над отдельными квантовыми эмиттерами, что может помочь в инженерии новых квантовых состояний материи и развитии молекулярных квантовых технологий.
Впервые молекулы на поверхности достигли фурье-предела когерентности
Это означает, что их квантовые свойства сохранялись максимально долго — физически возможное время — благодаря сверхчистой и стабильной среде
Разработан метод очистки поверхности с помощью сублимации органического кристалла
Верхние слои кристалла испарялись в вакууме и уносили загрязнения, после чего охлаждение останавливало процесс
Поверхность влияет на ориентацию, энергетические уровни и, возможно, форму и колебания молекул
Эксперименты показали, что взаимодействие с кристаллом может задавать направления и менять энергетические состояния молекул
Метод совместим с атомно-силовой (AFM) и сканирующей туннельной (STM) микроскопией для нанометрового управления
Ученые планируют объединить сверхчистые поверхности с микроскопией, чтобы манипулировать отдельными квантовыми эмиттерами с точностью в миллиардные доли метра
Текст сгенерирован с использованием ИИ
