Прорыв в квантовой физике: ученые заставили алмазы кружиться в вакууме с огромной скоростью

Американские ученые совершили прорыв в квантовой физике, заставив парить крошечные алмазы и вращаться в вакууме с невероятной скоростью 1,2 миллиарда оборотов в минуту. Результаты исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, могут сыграть решающую роль в исследовании сложной взаимосвязи между квантовой механикой и гравитацией, пишет New Atlas.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Физики создали крошечные алмазы размером примерно 750 нанометров в условиях высокого давления и температуры. Затем их облучили высокоэнергетическими электронами, чтобы создать то, что известно как дефект азотной вакансии, который можно использовать для хранения квантовой информации.

Чтобы заставить алмазы парить в высоком вакууме физики создали поверхностную ионную ловушку. Она состояла из тонкого слоя золота, нанесенного на сапфировую пластину. Когда электрически ток пропускали через золото, то он создавал создает электромагнитное поле, благодаря чему алмазы парили над поверхностью в вакуумной камере. Это позволило физикам наблюдать и манипулировать спиновыми кубитами внутри алмаза.

Вращая алмаз с невероятно высокой скоростью, ученые смогли наблюдать, как вращение влияет на спиновые кубиты уникальным образом, известным как фаза Берри. При этом ученым удалось заставить алмазы вращаться со скоростью до 1,2 миллиарда оборотов в минуту.

Когда вращающиеся алмазы облучаются зеленым лазером, они излучают собственный красный свет, что позволяет физикам считывать спиновые состояния электронов внутри алмазов. Дополнительный инфракрасный лазер использовался для контроля вращения парящих алмазов. Сравнение двух измерений позволило физикам выяснить, как вращение алмазов влияет на квантовую информацию, содержащуюся в их дефектах. Этот прорыв решает предыдущие проблемы парящих алмазов в высоком вакууме и считывания спиновых кубитов внутри них.

Благодаря эксперименту ученые открыли новые пути для исследования того, как гравитация можно объяснить в квантовых терминах, а это фундаментальный вопрос, который долгое время озадачивает физиков.

Ученые объясняют, что внутри алмазов находятся спиновые кубиты, которые можно использовать для проведения точных измерений и изучения загадочной связи между квантовой механикой и гравитацией.

Также новое достижение физиков может иметь и более практичное применение. Парящие в вакууме крошечные частицы могут служить высокочувствительными акселерометрами и датчиками электрического поля с применением в навигации и связи.

Но основное внимание исследовании физики уделили более глубокому пониманию квантового мира и его взаимодействия с гравитацией. Ученые считают, что полученные результаты могут стать началом революции в квантовой физике.

Как уже писал Фокус, ученые создалисверхпрочное золото с неожиданными свойствами. Исследователи добавили в золото крошечные поры, что улучшило его прочность до 100%, а также увеличило пластичность по сравнению с полностью плотным золотом.

Также Фокус писал о том, что физики выяснили, что спин частицы, то есть ее собственный момент импульса, может перемещаться между двумя местами сам по себе, не будучи связанным с самой частицей.