Физики впервые измерили энергетическую лестницу в квантовом симуляторе — ScienceAlert
Команда ученых под руководством исследователей Калифорнийского технологического института впервые экспериментально измерила характерную структуру энергетических уровней, предсказанную в 1984 году. Для опыта использовали квантовый симулятор с цепочкой атомов стронция. Об этом сообщает ScienceAlert.
Предсказание теории проверили в эксперименте
Речь идет о конформных теориях поля, описывающих явление универсальности: вблизи критических точек различные материалы могут вести себя сходным образом. Примерами таких переходов являются кипение воды или потеря магнитом магнитных свойств.
В 1984 году физик Джон Карди с помощью математического аппарата конформных теорий поля предсказал, что системы в критических точках будут поглощать энергию по фиксированным закономерностям. Исследователи сравнивают эти последовательности энергетических уровней со ступенями лестницы. Ранее эту структуру описывали теоретически, но непосредственно не наблюдали и не измеряли.
Цепочки до 35 атомов
В квантовом симуляторе атомы стронция удерживали и располагали с помощью лазерного света. Другими лазерами их переводили в высокоэнергетические ридберговские состояния, усиливавшие взаимодействие между атомами. Это позволило настроить цепочку атомов вблизи критической точки, после чего лазеры модулировали на различных частотах, выявляя ступени энергетической лестницы.
Больше актуальных новостей — в Telegram-канале UA.News Telegram.
Эксперименты проводили на цепочках до 35 атомов. Для точки Изинга полученные спектры после масштабирования по размеру совпали в одну универсальную кривую, как предсказывает соответствующая конформная теория поля. Команда также настроила систему на трикритическую точку и измерила нижние уровни ее спектра; их соотношения соответствовали теоретическому прогнозу.
Применение квантовых платформ
Результаты, опубликованные в журнале Nature, могут помочь изучать поведение материалов вблизи квантовых критических точек при температурах, близких к абсолютному нулю. Авторы считают, что метод можно применять и для других квантовых критических систем, в том числе там, где точный ответ заранее неизвестен или классические компьютеры не могут выполнить необходимые расчеты.
Ученые также отметили, что инструменты, заимствованные из платформ квантовых вычислений, уже могут использоваться для фундаментальных физических исследований. Связанная квантовая платформа в той же лаборатории ранее смогла удержать 6100 атомов в массиве.
