Американские исследователи создали двумерную систему, в которой несколько тысяч молекул имели одно квантовое состояние. Раньше это удавалось сделать только для атомов, молекулы имеют больше параметров, поэтому подобная система открывает новые горизонты в области квантовой химии и квантовых технологий. Статья опубликована в журнале Nature.
Ученые из Чикагского университета привели систему из нескольких тысяч молекул в единое квантовое состояние. Это удалось сделать впервые за десятки лет. Результаты работы открывают новые области квантовой химии и вычислительных технологий.
Одно из состояний материи называется конденсатом Бозе — Эйнштейна, в нем группы частиц, охлажденных практически до абсолютного нуля, принимает одно квантовое состояние. Ученые пытались достичь этого на протяжении десятилетий, особенно интересен был конденсат Бозе — Эйнштейна из молекул. Молекулы имеют большие размеры, их движение более разнообразно, они могут вибрировать, вращаться и иметь магнитные моменты. Это делает их более полезными, но в то же время их намного сложнее контролировать.
В своих экспериментах ученые охлаждали систему с молекулами до температуры около 10 нанокельвинов — чуть выше абсолютного нуля. При этом молекулы были распределены по плоскости. Двумерная поверхность ограничивала их движения только двумя направлениями. Таким образом ученым удалось получить набор выстроенных в линию практически идентичных молекул с одинаковой ориентацией, одинаковой частотой колебаний, в одном и том же квантовом состоянии. Пока ученым удалось связать вместе несколько тысяч молекул в таком состоянии, и теперь они начинают исследовать его потенциал.
«Это идеальная отправная точка. Например, если вы хотите создать квантовые системы для хранения информации, вам нужен чистый лист, на котором можно писать, прежде чем вы сможете форматировать и хранить эту информацию, — говорит ведущий автор работы Ченг Чин. — В традиционном понимании химии мы подразумеваем несколько атомов, которые образуют молекулы. В квантовом режиме все молекулы действуют вместе. Это открывает совершенно новый способ изучения химических систем».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
