Фізики вперше виміряли енергетичну драбину в квантовому симуляторі — ScienceAlert
Команда науковців під керівництвом дослідників Каліфорнійського технологічного інституту вперше експериментально виміряла характерну структуру енергетичних рівнів, передбачену в 1984 році. Для досліду використали квантовий симулятор із ланцюгом атомів стронцію. Про результати повідомляє ScienceAlert.
Передбачення теорії перевірили в експерименті
Йдеться про конформні теорії поля, що описують явище універсальності: поблизу критичних точок різні матеріали можуть поводитися подібним чином. Прикладами таких переходів є кипіння води або втрата магнітом магнітних властивостей.
У 1984 році фізик Джон Карді за допомогою математичного апарату конформних теорій поля передбачив, що системи в критичних точках поглинатимуть енергію за фіксованими закономірностями. Дослідники порівнюють ці послідовності енергетичних рівнів зі щаблями драбини. Раніше цю структуру описували теоретично, але не спостерігали й не вимірювали безпосередньо.
Ланцюги до 35 атомів
У квантовому симуляторі атоми стронцію утримували та розташовували за допомогою лазерного світла. Іншими лазерами їх переводили у високоенергетичні рідбергівські стани, що посилювали взаємодію між атомами. Це дало змогу налаштувати ланцюг атомів поблизу критичної точки, після чого лазери модулювали на різних частотах, виявляючи щаблі енергетичної драбини.
Більше актуальних новин читайте у Telegram-каналі UA.News.
Експерименти проводили на ланцюгах до 35 атомів. Для точки Ізінга отримані спектри після масштабування за розміром збіглися в одну універсальну криву, як передбачає відповідна конформна теорія поля. Команда також налаштувала систему на трикритичну точку та виміряла найнижчі рівні її спектра; їхні співвідношення відповідали теоретичному прогнозу.
Застосування квантових платформ
Результати, опубліковані в журналі Nature, можуть допомогти досліджувати поведінку матеріалів поблизу квантових критичних точок за температур, близьких до абсолютного нуля. Автори вважають, що метод можна застосовувати і для інших квантових критичних систем, зокрема там, де точна відповідь наперед невідома або класичні комп’ютери не можуть виконати необхідні розрахунки.
Науковці також зазначили, що інструменти, запозичені з платформ квантових обчислень, уже можуть використовуватися для фундаментальних фізичних досліджень. Пов’язана квантова платформа в цій самій лабораторії раніше змогла утримати 6100 атомів у масиві.
