Ученые добились квантового эффекта при комнатной температуре

Авторам нового исследования удалось объединить квантовую физику и машиностроение для контроля над квантовыми явлениями при комнатной температуре.

Исследователи создали оптико-механическую систему, которая работает при комнатной температуре. Свет и механическое движение в этой установке взаимосвязаны. Благодаря ней ученые могут высокой точностью изучать, как свет влияет на движущиеся объекты.

Основная проблема комнатной температуры — тепловой шум, который нарушает тонкую квантовую динамику. Чтобы эффект к минимуму, ученые использовали полые зеркала, которые отражают свет назад и вперед внутри замкнутого пространства (полости), эффективно «улавливая» его и усиливая его взаимодействие с механическими элементами системы. Чтобы уменьшить тепловой шум, на зеркала нанесли кристаллоподобные периодические структуры — фононные кристаллы.

Другой важный компонент установки — 4-миллиметровое барабанное устройство, которые ученые назвали механическим осциллятором. Он взаимодействует со светом внутри полости. Его относительно большой размер и конструкция — ключ к изоляции от шума окружающей среды. Это позволяет обнаруживать тонкие квантовые явления при комнатной температуре.

«Барабан, который мы используем в этом эксперименте, является кульминацией многих лет усилий по созданию механических генераторов, хорошо изолированных от окружающей среды», — пишут ученые.

«Достижение режима квантовой оптомеханики при комнатной температуре было открытой задачей на протяжении десятилетий. Наша работа эффективно реализует микроскоп Гейзенберга, который долгое время считался всего лишь теоретической игрушечной моделью», — заключают авторы исследования.

Результаты опубликованы в журнале Nature.