Физики отследили квантовое «запутывание» большого числа атомов
Физики из Технологического университета Дрездена (TUD) рассказали о ранее неизвестном типе фазовых переходов, при котором атомы спонтанно становятся «запутанными» на квантовом уровне. По их мнению, более глубокое изучение этого процесса позволит создать новые типы квантовых технологий.
Профессор TUD Маттиас Войта отметил, что была открыта ранее неизвестная форма квантовых фазовых переходов, в процессе которого происходит образование незримых квантовых связей между тысячами атомов. «Образно выражаясь, наша квантовая «кошка Шредингера» полностью сменила свой мех в результате процесса, о котором мы в прошлом не знали», — сказал он.
Физикам уже удалось доказать сам факт квантовой запутанности, но пока они не могут объяснить, как именно и в каких границах она работает. Учёные в рамках экспериментов запутывают атомы, частицы света и прочие объекты, или же отдельные объекты, расположенные на больших расстояниях.
Войта и его коллеги открыли квантовый феномен, который позволит ускорить такие исследования. Они проводили опыты с магнитным веществом, соединением лития, фтора и гольмия LiHoF4.
При низких температурах окружающей среды это вещество ведет себя как спонтанный ферромагнетик, и направление его «намагниченности» можно менять, воздействуя слабыми магнитными полями. При этом постепенное увеличение силы этих полей приводит к тому, что LiHoF4 внезапно теряет свои магнитные свойства.
Теперь физики поняли, почему материал ведёт себя таким образом. Они наблюдали, как менялись квантовые свойства отдельных атомов внутри LiHoF4. В рамках эксперимента учёные охладили материал до температуры, близкой к абсолютному нулю, и проследили за тем, как меняются квантовые свойства отдельных атомов и магнитные характеристики всего соединения в целом при изменениях в направлении и напряжённости внешних магнитных полей.
Выяснилось, что приложение внешнего магнитного поля провоцирует ранее неизвестный тип фазового перехода, который заключается в резком спонтанном изменении свойств и взаимодействий большого числа частиц. Тысячи атомов LiHoF4 спонтанно запутывались друг с другом, что приводило к изменениям в магнитных свойствах этого материала.
Данная особенность соединения лития, фтора и гольмия позволяет использовать данный материал для изучения квантовых взаимодействий между большим числом объектов внутри полноценного трёхмерного пространства.
