Экспериментальное наблюдение диссипативного временного кристалла в ридберговском газе при комнатной температуре

Исследователи из Университета Цинхуа недавно наблюдали диссипативный кристалл времени в сильно взаимодействующем ридберговском газе при комнатной температуре. Их статья, опубликованная в Nature Physics, открывает новые возможности для изучения этого захватывающего состояния материи. Диссипативный кристалл времени — это фаза материи, характеризующаяся периодическими колебаниями во времени, в то время как система рассеивает энергию. В отличие от обычных кристаллов времени, которые также могут возникать в закрытых системах без потери энергии, диссипативные кристаллы времени наблюдаются в открытых системах, в которых энергия свободно втекает и вытекает. Ключевое отличие эксперимента исследователей от подобных экспериментов, проведенных в прошлом, заключается в том, что они настроили поляризацию связывающего света, что привело |e⟩ к различным ридберговским состояниям. Взаимодействия и конкуренция между несколькими ридберговскими компонентами в установке команды значительно обогащают фазовую диаграмму их системы, позволяя возникнуть диссипативной фазе временного кристалла.

Терагерцовая спектроскопия динамики волны коллективной плотности заряда на атомном уровне позволяет увидеть электроны в замедленной съемке

Физики из Штутгартского университета под руководством профессора Себастьяна Лота разрабатывают квантовую микроскопию, которая впервые позволяет им регистрировать движение электронов на атомном уровне с чрезвычайно высоким пространственным и временным разрешением. Исследователи опубликовали свои выводы в Nature Physics. Ученые изучили материал, состоящий из элементов ниобия и селена, в котором один эффект можно наблюдать относительно ненарушенным образом: коллективное движение электронов в волне плотности заряда. Было изучено как одна примесь может остановить это коллективное движение. Для этого применяют к материалу чрезвычайно короткий электрический импульс, который длится всего одну пикосекунду. Волна плотности заряда прижимается к примеси и посылает нанометровые искажения в коллектив электронов, которые вызывают очень сложное движение электронов в материале на короткое время. Экспериментаторам приходится очень часто повторять эти измерения, чтобы получить значимые результаты. Исследователи смогли оптимизировать свой микроскоп таким образом, что он повторяет эксперимент 41 миллион раз в секунду и, таким образом, достигает особенно высокого качества сигнала.

Обратный эффект Мпембы, продемонстрированный на кубите с одним захваченным ионным атомом

Хорошо известно, что при определенных обстоятельствах теплая жидкость замерзает быстрее, чем холодная. Это явление изучал танзанийский старшеклассник по имени Эрасто Мпемба в 1960-х годах. Было обнаружено, что при других обстоятельствах также происходит обратный эффект Мпембы, при котором холодная вода нагревается быстрее, чем горячая. В этой новой работе исследовательская группа продемонстрировала, что такие эффекты могут происходить в квантовом масштабе. Группа физиков из Института науки Вейцмана в Израиле успешно продемонстрировала обратный эффект Мпембы на квантовом уровне с использованием одиночных захваченных ионов. В своем исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, группа продемонстрировала эффект, захватив ион стронция-88, связанный с внешней термальной ванной. Ион сначала охлаждался (или нагревался) с помощью лазеров, а затем вступал во взаимодействие с теплой (или холодной) ванной, которая нагревалась (или охлаждалась) с помощью второго лазера, что приводило к медленной декогеренции его квантового состояния.

Новый метод позволяет в десять раз увеличить время квантовой когерентности за счет деструктивной интерференции коррелированного шума

Используя деструктивную интерференцию перекрестно-коррелированного шума, физикам удалось значительно увеличить время когерентности квантовых состояний, улучшить точность управления и повысить чувствительность высокочастотного квантового зондирования. Таким образом был разработан новый метод, который решает ключевые проблемы в квантовых системах, предлагая десятикратное увеличение стабильности и прокладывая путь для более надежных и универсальных квантовых устройств. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Исследование было проведено экспертами в области квантовой физики, включая аспиранта Алона Сальхова под руководством профессора Алекса Ретцкера из Еврейского университета, аспиранта Цинъюня Цао под руководством профессора Федора Железко и доктора Генко Генова из Ульмского университета, а также профессора Цзяньмина Цая из Хуачжунского университета науки и технологий.

Получен симулятор обращения времени для квантовой эволюции

Исследовательская группа построила когерентную суперпозицию квантовой эволюции с двумя противоположными направлениями в фотонной системе и подтвердила ее преимущество в характеристике неопределенности ввода-вывода. Исследование было опубликовано в Physical Review Letters. Учёные построили класс процессов квантовой эволюции в фотонной установке, расширив обращение времени до инверсии входа-выхода квантового устройства. При замене входных и выходных портов квантового устройства полученная эволюция удовлетворяет свойствам обращения времени исходной эволюции, тем самым получая симулятор обращения времени для квантовой эволюции. Далее физики квантовали направление времени эволюции, достигнув когерентной суперпозиции квантовой эволюции и ее обратной эволюции. Они также охарактеризовали структуры, используя методы квантового свидетеля.

Управляемые Андреевские связанные состояния в двухслойных графеновых джозефсоновских переходах от коротких до длинных пределов перехода

Исследователи успешно контролировали квантово-механические свойства связанных состояний Андреева в двухслойных графеновых переходах Джозефсона с использованием напряжения затвора. Статья опубликована в Physical Review Letters. В этой работе исследовательская группа использовала напряжение на затворе для управления квадратичной дисперсией энергии двухслойного графена, а также длиной сверхпроводящей когерентности в реальном времени. Используя туннельную спектроскопию, разработанную в их предыдущей работе, они наблюдали изменение связанных состояний Андреева при различных напряжениях на затворе в реальном времени и подтвердили, что экспериментальные результаты соответствуют теоретическим предсказаниям.

Рекордная подвижность электронов в новой кристаллической пленке

Физики из Массачусетского технологического института, Армейской исследовательской лаборатории и других организаций достигли рекордного уровня подвижности электронов в тонкой пленке тройного тетрадимита — класса минералов, который естественным образом встречается в глубоких гидротермальных месторождениях золота и кварца. Команда смогла оценить подвижность электронов материала, обнаружив квантовые колебания при прохождении через него электрического тока. Исследователи обнаружили особый ритм колебаний, характерный для высокой подвижности электронов — выше, чем у любых тройных тонких пленок этого класса на сегодняшний день. Результаты, опубликованные в журнале Materials Today Physics, указывают на тонкие пленки тройного тетрадимита как на многообещающий материал для будущей электроники, например, для носимых термоэлектрических устройств, которые эффективно преобразуют отходящее тепло в электричество.

Большой аномальный эффект Холла на лестнице дьявола с колебаниями вращения

Исследовательская группа из Университета Цукубы обнаружила, что флуктуации спинов электронов в магнитных материалах вызывают сильный аномальный эффект Холла во время фазового перехода, известный как магнитный переход «лестница дьявола». Это открытие имеет решающее значение для развития магнито-термоэлектрического преобразования, экологически чистой технологии производства энергии, потенциально ведущей к разработке новых материалов для термоэлектрического преобразования. Исследование опубликовано в журнале npj Quantum Materials. В этом исследовании учёные наблюдали сильный аномальный эффект Холла при температурах, превышающих температуру магнитного перехода в магнитном материале (магнитный оксид), который демонстрирует уникальное явление магнитного перехода, известное как «лестница дьявола со спиновыми колебаниями». Примечательно, что величина аномального эффекта Холла — или аномального угла Холла — была одной из самых больших, зарегистрированных для магнитных оксидов. Исследование предполагает, что этот значительный эффект, вероятно, связан с интенсивным рассеянием электронов проводимости из-за определенного типа спиновых флуктуаций, известных как флуктуации спин-флип.

В России разработан уникальный модуль для сверхпроводниковых квантовых компьютеров

Командой ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» и МГТУ им. Н.Э. Баумана на базе совместного исследовательского центра «Функциональные Микро/Наносистемы» (НОЦ ФМН) разработан модуль считывания на базе широкополосных параметрических криоусилителей для высокоточного считывания состояний кубитов. Коэффициент усиления устройств превышает 15 дБ в широкой полосе рабочих частот свыше 500 МГц при мощности насыщения -100 дБм и шумовой температуре системы на уровне теоретического предела порядка 350 миликельвин. Выводимый на рынок модуль считывания позволяет более чем в 10 раз повысить точность считывания состояний сверхпроводниковых кубитов при реализации сложных квантовых алгоритмов.

Физикам удалось генерировать распространяющиеся спиновые волны на наноуровне и открыть новый путь их модуляции и усиления

Исследователям из Ланкастерского университета и Радбаудского университета в Неймегене удалось генерировать распространяющиеся спиновые волны на наноуровне и открыть новый путь их модуляции и усиления. Их открытие, опубликованное в журнале Nature, может проложить путь к развитию квантовых информационных технологий без диссипации. Поскольку спиновые волны не используют электрические токи, эти чипы будут свободны от связанных с ними потерь энергии. Учёные использовали тот факт, что максимально возможные частоты вращения спинов можно обнаружить в материалах, в которых соседние спины наклонены друг относительно друга. Чтобы возбудить столь быструю спиновую динамику, они использовали очень короткий импульс света, длительность которого короче периода спиновой волны, т.е. менее триллионной доли секунды. Секрет генерации сверхбыстрой спиновой волны на наноуровне заключается в энергии фотонов светового импульса.