Наблюдение квантовой механики невооруженным глазом

Команда кембриджских ученых создала полупроводниковый кристалл, который переводит электроны в квантовое состояние, испускающее достаточно большой свет, чтобы увидеть его глазами. Поскольку их квантовую супержидкость просто создать, посветив лазерными лучами на устройство, это может привести к практичным сверхчувствительным детекторам. Исследование было опубликовано 08 января в Nature Physics.

Квантовая механика обычно показывает свое влияние только на крошечных частицах при сверхнизких температурах, но команда смешала электроны со светом, чтобы синтезировать сверхкрупные квантовые частицы толщиной в человеческий волос, которые ведут себя как сверхпроводники.

Создав микроскопические полости, которые собирают свет в окрестностях электронов внутри кристалла, они произвели новые частицы, называемые "поляритоны" ("polaritons"), которые весят очень мало, что позволяет им перемещаться далеко.

Доктор Габ Кристманн (Gab Christmann) работал с профессором Джереми Бомбергом (Jeremy Baumberg) и доктором Натальей Берлофф (Natalia Berloff) из Кембриджского университета, совместно с командой на Крите, произведя специальные новые образцы, которые позволяют поляритонами беспрепятственно течь внутри.

Вводя в них два лазерных пучка, они обнаружили, что получающаяся квантовая жидкость спонтанно начала колебаться взад и вперед, формируя некоторые наиболее характерные квантовые состояния маятника, известные ученым, но в тысячи раз интенсивные по времени, чем обычно.

Согласно Кристманну: "Эти поляритоны в подавляющем большинстве предпочитают шагать в ногу друг с другом, запутывая себя квантовомеханически".

Полученная квантовая жидкость имеет определенные особенности, в том числе отражение себя. Она также может циркулировать в фиксированных количествах, производя вихри, состоящие из правильных линий.

Перемещая лазерные лучи друг от друга, доктора Кристманн и его коллеги непосредственно управляли квантовой жидкостью, формирующей маятник, бьющийся в миллионы раз быстрее, чем человеческое сердце.

Увеличение количества лазерных лучей, создает еще более сложные квантовые состояния.

Цель работы состоит в том, чтобы производить такие квантовые состояния,  с использованием электрических аккумуляторов и при комнатной температуре, что позволит новому поколению сверхчувствительных гироскопов измерять силу тяготения, магнитное поле, и создавать квантовые схемы.

Но, как говорит Кристманн: "Поразительно уже то, что можно видеть и подталкивать квантовую механику, работающую перед Вашими глазами".

Исследование финансировалось исследовательским советом инженерных и физических наук и ЕС.