Физики научились управлять переохлажденными молекулярными газами
Физики из США и Сингапура впервые научились управлятьквантовым состоянием молекулярного газа. Ученым не просто удалось охладитьпорядка двух тысяч молекул 23Na40K до сверхнизких температур, но контролируемо перевести эти частицы из основного квантового состояния в заданное. Работаопубликована в журнале Physical Review Letters,ее краткое описание можно прочесть на Physics.
Возможность управления квантовым состоянием отдельныхатомов, молекул и состоящих из них газов может найти применение как вфундаментальной науке, так и в прикладной: от моделировании явлениясверхпроводимости и сверхтекучести до создания на основе таких систем квантовыхкомпьютеров. В настоящее время охлаждение и различные операции с атомарными бозе- и даже ферми-газами —рутинный процесс для большинства лабораторий, специализированных на этой тематике.При этом аналогичные действия с молекулярными газами стали проводить совсемнедавно.
Поэтому, чтобы зафиксировать молекулу в каком-то конкретномквантовом состоянии, необходимо досконально изучить ее энергетический спектр вкаждом отдельном случае. Кроме того,точность аппаратуры должна быть достаточной для контроля переходов междусостояниями с очень близкой энергией, которые возникают в молекулах врезультате вышеописанных эффектов. Ранее ученым уже удавалось получать молекулярныегазы, состоящие из калия, рубидия или натрия — KRb или NaK — в основномквантовом состоянии (с минимальной внутренней энергией).
В качестве такого состояния ученые выбрали вращательныйуровень J=1. Используя микроволновый лазер определенной частоты, они перевели молекулярный газ из основногосостояния с J=0 в J=1. Из-за сверхтонкого расщепления, вызванного взаимодействием магнитного поляэлектронов и ядер, уровень J=1 расщеплен на три подуровня, немного отличающихся поэнергии. Чтобы перевести молекулы в конкретное квантовое состояние, соответствующееодному из подуровней, авторы использовали излучение не только определеннойэнергии, но и поляризации. Это позволило исключить возможность перехода системына близкие по энергии подуровни.
В результате, ученым удалось направленно перевести квантовуюсистему, состоящую из молекул в основной состоянии, в заданное. Время жизни системыв этом состоянии оказалось достаточно большим — порядка 3 секунд. Авторысчитают, что возможность контроля долгоживущих состояний квантовых систем,состоящих из сильно взаимодействующих молекулярных конденсатов, является однимиз важнейших шагов для создания квантовых вычислительных систем.
N+1
