В журнале Nature опубликованы результаты масштабного исследования, в ходе которого международной команде ученых удалось измерить уровни энергии в квантовой материи, которые более сорока лет существовали только в математических расчетах.
Для эксперимента физики использовали специализированные квантовые симуляторы. С помощью оптических пинцетов — лазерных ловушек — они зафиксировали в одну линию атомы стронция, сформировав цепочки длиной до 35 атомов. Дополнительное лазерное излучение перевело его в высокоэнергетическое состояние Ридберга, заставив отдельные частицы вести себя как единый связанный организм.
Читайте также:
Впервые в мире. Физики создали квантовую запутанность без лазера Оказавшись в критической точке квантового фазового перехода, происходящего при температурах, близких к абсолютному нулю, система реагировала на лазерное возбуждение образованием четкой «лестницы» энергетических уровней. Для фиксации этих показателей ученые применили метод многочастичной модуляционной спектроскопии. Они изменяли частоту лазерного воздействия и фиксировали резонансные реакции атомов — аналогично тому,
как стеклянный бокал начинает звучать только от трения с определенной скоростью.
Полученные измерения полностью подтвердили расчеты, предусмотренные теорией поля Изинга и трехкритической конформной теории поля Изинга. После масштабирования по размеру спектры реакций схлопнулись в единую универсальную кривую, как и предполагала математическая модель. Благодаря возможности индивидуального контроля каждого атома в массиве, исследователи смогли отсортировать возбуждение по их симметрии и выявить второй, ранее скрытый слой энергетических уровней.
Экспериментальное подтверждение теорий, ранее существовавших только в виде математических моделей, открывает новые возможности для изучения фундаментальных законов физики. Следующим шагом ученых станет применение этой методики для анализа более сложных двумерных атомных сеток, расчет которых находится за пределами возможностей современных классических суперкомпьютеров.
Читайте также:
Квантовая революция. Американские физики будут измерять электромагнитные поля с помощью алмазов
