Китайские учёные сохранили изотоп иттербия-173 в состоянии «кота Шрёдингера» более 20 минут. Это исследование приблизило точность измерений фазового сдвига квантовой системы к теоретически допустимому пределу.
Метрология исследует вопросы измерений, их точность и методику проведения. В квантовой метрологии спины частиц служат инструментом для измерения магнитных полей, инерции и других физических явлений. открываютВозможность изучения новой физики, выходящей за рамки Стандартной модели.
Китайские учёные исследуют «состояние кота Шредингера» — суперпозицию, при которой два противоположно направленных и максимально удалённых состояния спина атома существуют одновременно.
Главным препятствием для использования «состояний кота Шрёдингера» в экспериментах является сохранение достаточного времени когерентного состояния, при котором сохраняется суперпозиция спинов и чёткое разделение их фаз.
Для решения этой задачи команда ученых под руководством профессора Лу Чжэнтяня Lu Zhengtian) и исследователя Ся Тяня (Xia Tian) из Университета науки и технологии Китая (USTCВ эксперименте было применено около десяти тысяч атомов изотопа иттербия-173, имеющего спин (5/2).
Ученые понизили температуру атомов практически до абсолютного нуля и стабилизировали их положение с помощью лазера. При таких условиях квантовые состояния атомов… контролироватьС большой точностью физики добились того, чтобы каждый атом находился в состоянии суперпозиции с двумя значениями спина: +5/2 и -5/2.
Состояние суперпозиции спинов, «кошка Шрёдингера», проявляет повышенную восприимчивость к магнитному полю. Кроме того, оно устойчиво к шумам от случайных изменений интенсивности лазеров и пространственных неидеальностей решетки с изотопами иттербия-173.
В этом эксперименте физикам удалось продлить устойчивое состояние «кота Шрёдингера» до более чем двадцати минут. проверялиЧувствительность к изменениям фазы. Изменение фазы обусловлено вращением вектора спина атомов в суперпозиции. Это приводит к изменению относительной фазы между состояниями, которую можно измерить методом интерферометрии Рамси.
Новые научные работы показали, что измерения фазы достигают предельной точности, определённой принципом Гейзенберга.
Сохранение суперпозиции состояний атомов иттербия-173 в течение длительного времени. открываетОткрываются новые горизонты для атомной магнитометрии, квантовых вычислений и исследований физики за пределами Стандартной модели. Исследование способствует расширению возможностей метрологии и технологий в области квантовых вычислений и сенсоров.
Статья ученых опубликована в журнале Nature Photonics.