Физика

Физики показали самое мощное сверхсильное связывание между веществом и фотонами

Иллюстрация движения фотонов. Фиолетовый несет в миллион раз больше энергии чем желтый

NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet

Специалисты из Института квантовых вычислений (Institute for Quantum Computing, IQC) Университета Ватерлоо зафиксировали сильное взаимодействие между светом и веществом, которое в 10 раз превосходит увиденные ранее. Работа, описывающая их эксперимент, была представлена в журнале Nature Physics.

В ходе эксперимента исследователи изготовили электрические цепи из алюминия, которые затем подвергли охлаждению в холодильнике, работающем на смеси криогенных веществ. В нем температура цепей была понижена всего до десятой доли градуса выше абсолютного нуля. При такой температуре схемы приобрели сверхпроводимость. Такие цепи, также известные как сверхпроводящие кубиты, подчиняются законам квантовой механики и могут вести себя как искусственные атомы.

Чтобы управлять квантовым состоянием сверхпроводящей цепи, специалисты при помощи СВЧ-импульсов отправили в эту цепь фотоны, и создали небольшое магнитное поле с помощью катушки. После этого они измерили передачу фотонов и определили колебания кубита (на них указывало отражение фотонов от кубита).

«Мы измерили диапазон частот, который намного шире, чем частота самого кубита. Это означает, что происходит очень сильное взаимодействие между кубитом и фотонами», — отмечает ведущий автор работы Пол Форн-Диаз. По словам эксперта, взаимодействие настолько сильное, что кубит принимает большую часть фотонов, распространяющихся по цепи. Именно такой процесс указывает на сверхсильную связанность в незамкнутой системе.

Отмечается, что это достижение может привести к новым физическим открытиям, связанным с биологическими процессами, а также такими экзотическими веществами, как высокотемпературные сверхпроводники, и даже открытиям в области релятивистской физики, рассматривающей законы движения тел и частиц при скоростях, сравнимых со скоростью света.