Авторизуйтесь с помощью одного из аккаунтов
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Посмотреть видео можно на основной версии сайта

Физики охладили объект в пять раз ниже непреодолимого предела

Чтобы добиться этого, они использовали многоступенчатую систему охлаждения и особую технику измерения полученной температуры.

Post cover

Фото: © Teufel/NIST/sciencedaily.com

Исследователи из США продемонстрировали, что объекты можно охладить глубже считавшегося ранее непреодолимым квантового предела обратного действия. Используя "выжатые" лазерные импульсы, они смогли добиться самой низкой из температур, полученных в лабораториях с помощью лазеров. С помощью нового метода температуру многих важных квантовых систем можно приблизить к абсолютному нулю, что способно продвинуть разработку квантовых компьютеров. Соответствующая статья опубликована в журнале Nature.

При обычном охлаждении до сверхнизких температур возникает предел квантового обратного действия. Так называют ситуацию, когда измерение достигнутой сверхнизкой температуры разогревает охлаждённый объект. Любому средству измерения придётся входить во взаимодействие с этим объектом, и в итоге измерение передаст этому объекту определённую энергию. Таким образом, как бы учёные его ни охлаждали, ниже некоего предела понизить температуру не удастся, а если и удастся, то об этом невозможно будет узнать. Причина в том, что квантовые процессы идут в настолько малых объектах, что любое внешнее измерение возмущает их состояние слишком сильно.

В ходе эксперимента исследователи сперва охладили микроволновой резонатор оптомеханической системы, используя лазерное охлаждение. Затем они начали понижать температуру мембраны этой системы для охлаждения ниже предела квантового обратного действия. В ходе этого процесса физики использовали "сжатое" микроволновое поле. Под "сжатым" излучением исследователи имеют в виду такое, в котором колебания по амплитуде были уменьшены до предела за счёт потери контроля над фазовыми колебаниями микроволн.

Чтобы зарегистрировать степень охлаждения системы, в конце двухступенчатого процесса исследователи измерили колебания охлаждавшейся мембраны с помощью фиксации колебаний не самой мембраны (это нагрело бы её выше предела квантового обратного действия), а её боковых креплений. Измеренный уровень колебаний мембраны оказался очень низким, равным примерно 0,19 фононам. Фонон — минимальная единица колебательных движений, в данном случае тепловых колебаний. Ранее считалось, что охладить тело так, чтобы в нём наблюдалось менее одного фонона, невозможно. 

Учёные отмечают, что их система смогла охладить объект впятеро ниже уровня, считавшегося ранее непреодолимым. На основе новой техники охлаждения можно создавать более чувствительные оптические и механические сенсоры, а также более надёжные квантовые компьютеры.

Выбор редакции

Loading...