Физики впервые смогли сгенерировать и удержать стабильные яркие солитоны волн материи внутри решетки из лазерного света. Это достижение дает ученым новый инструмент для захвата и направления групп атомов, что является ключевым требованием для развития будущих квантовых технологий. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
Обычно в квантовом мире атомы движутся как волны, которые со временем расплываются в пространстве. Солитоны — это уникальные волновые пакеты, которые сохраняют свою форму и концентрацию, не рассеиваясь. Ранее их удавалось создавать в открытом пространстве, но стабилизировать их внутри повторяющейся лазерной структуры с помощью сил притяжения удалось впервые.
Для эксперимента исследователи использовали конденсат Бозе-Эйнштейна из атомов цезия — облако частиц, охлажденное почти до абсолютного нуля. Атомы поместили в оптическую решетку — «контейнер» из лазерных лучей. Затем с помощью магнитных полей ученые заставили атомы притягиваться друг к другу.
Главная сложность заключалась в балансе. Если бы магнитное притяжение было слишком слабым, солитон распался бы. Если слишком сильным — схлопнулся бы. Ученым удалось найти «золотую середину».
Чтобы проверить результат, команда использовала «аккордеонную решетку» — лазерную сетку с изменяемым расстоянием между ячейками. Растянув решетку и просветив ее резонансным лазером, они увидели, что атомы сформировали устойчивые структуры, которые сохранялись почти полсекунды — вечность по меркам квантовых процессов.
Авторы работы отмечают, что такой уровень контроля открывает путь к созданию более стабильных квантовых сенсоров. Также технология позволит транспортировать хрупкую квантовую информацию на большие расстояния без риска того, что она «утечет» и потеряет свои свойства.
Ранее Наука Mail рассказывала, что сверхпроводящая память из нанопроволок снизила вероятность ошибок.
