• Физики нашли способ озвучивать квантовые эксперименты.Вокруг Света. Украина
    Фото: Lev Lab
    Наука
    Пятница, 12 ноября 2021

    Физики нашли способ озвучивать квантовые эксперименты

    Исследователи из Стэнфордского университета разработали квантовый резонатор, который заставляет атомы звучать. Это может стать революцией, подобной первой озвучке немого кино в 1900-х.

    Устройство вносит звуковое измерение в ранее бесшумные эксперименты в области квантовой науки. В частности, оно сможет «озвучить» оптическую решетку. Оптическая решетка — это объект, созданный за счет интерференции встречных лучей лазера. Оптическая решетка способна захватывать и упорядочивать нейтральные атомы, создавая из них кристаллоподобную упорядоченную атомную структуру. Оптическая решетка зачастую используется для изучения фундаментальных характеристик твердых тел и различных фаз материи, имеющих повторяющуюся геометрию.

    Слышать атомы

    После десяти лет разработки и тестирования группа физиков из Уиверситета Пенсильвании и Университета Сент-Эндрюс создали первую звучащую оптическую решетку. Для этого они поместили оптическую решетку между двумя изогнутыми зеркалами с высокой отражающей способностью. Атомы оптической решетки как бы отражались в фотонах, которые в свою очередь отражались зеркалами, двигаясь туда и обратно между зеркальными поверхностями. Обратная связь заставляет фотоны вести себя как «фононы» — частицы звука. Если бы к оптической решетке можно было приложить ухо, была бы слышна вибрация с частотой около 1кГц.

    Квантовый симулятор

    Фото: Lev Lab

    Источником атомов в оптической решетке был ультрахолодный квантовый газ рубидия, который сам по себе является сверхтекучей жидкостью (это фаза вещества, в которой атомы могут течь вихрями без сопротивления). Под воздействием света сверхтекучий рубидий самопроизвольно перестраивается в сверхтвердое тело — редкую фазу вещества, одновременно демонстрирующую упорядоченность, как в в атомарных кристаллах, и необычайную текучесть, характерную для сверхтекучих жидкостей.

    Таким образом, оптическая решетка из ультрахолодного квантового газа рубидия, даже приняв упорядоченный кристаллообразный вид, все равно могла перемещаться в виде волн, тем самым создавая звук (звуковые волны). Чтобы инициировать волну, в резонаторе применялся модулятор, меняющий свойства лазерного излучения в оптической решетке.

    Квантовый газовый микроскоп

    Ученые также сняли голограмму света, выходящего из резонатора. Такая голограмма записывает амплитуду и фазу световой волны, что позволяет отображать фононы. Высокая кривизна зеркал внутри резонатора создает изображение с высоким разрешением, подобно микроскопу. Это побудило исследователей назвать свое изобретение квантовым газовым микроскопом.

    Команда работает над созданием второго подобного устройства и рассчитывает, что звучащие оптические решетки можно будет применять в физике сверхпроводников и для создания квантовых нейронных сетей.

    По материалам Technology. org

    Читайте также:

    Что такое сингулярность и почему во Вселенной есть места, где нарушаются законы физики

    В Австралии создали квантовый микроскоп для невидимых вещей