Ученые достигли квантового состояния наночастиц при комнатной температуре

Международная группа исследователей из Венского технического университета (TU Wien) и Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) совершила значительный прорыв в квантовой физике, впервые добившись квантовых состояний в макроскопических объектах при обычных температурных условиях.

Ученые смогли перевести стеклянные наночастицы эллиптической формы в квантовое основное состояние без использования сверхнизких температур, что традиционно считалось необходимым условием для наблюдения квантовых эффектов. Исследователи достигли этого, поместив частицы в электромагнитное поле, что вызвало их вращение вокруг равновесной ориентации.

Ключом к успеху стала инновационная система лазеров и зеркал, разработанная специально для этого эксперимента. Эта установка позволяла как подавать энергию наночастицам, так и извлекать ее. При правильной калибровке системы энергия вращательного движения наночастиц постепенно уменьшалась до достижения квантового основного состояния.

Примечательно, что исследователям удалось наблюдать квантовые эффекты даже когда частицы были нагреты до нескольких сотен градусов. По словам руководителя исследования Карлоса Гонсалеса-Бальестеро, это стало возможным благодаря раздельному рассмотрению различных степеней свободы частицы, что позволило снизить энергию вращательного движения без необходимости уменьшать внутреннюю тепловую энергию.

Данное открытие значительно упрощает изучение квантовых свойств материи, устраняя необходимость в дорогостоящем и сложном оборудовании для создания сверхнизких температур. Это может ускорить развитие практических приложений квантовой физики в таких областях как квантовые вычисления, моделирование и криптография.

Источник: Interestingeng Iineering