Прямая визуализация поля напряжений вокруг дислокации в алмазе подтверждают теорию кристаллического напряжения, существовавшую 80 лет

Впервые японские исследователи напрямую картировали несколько компонентов поля напряжений, окружающего дефект атомного масштаба в кристаллической структуре алмаза. Группа под руководством Токуйюки Терадзи из Национального института материаловедения Японии добилась этого результата, используя азотно-вакансионные центры (NV) в алмазе, спиновые состояния которых по-разному реагируют на напряжение в зависимости от их ориентации относительно поля напряжений. Опубликованная в журнале Applied Physics Letters методика подтверждает теорию 80-летней давности о распределении миниатюрных полей напряжений в алмазе.

Сверхток позволяет считывать квантовую информацию, не разрушая её

Одна из фундаментальных задач квантовых вычислений — получение информации из квантового бита (кубита). В отличие от обычного бита, который можно считывать многократно без изменения его содержимого, прямое измерение квантовой системы обычно приводит к коллапсу состояния до того, как его можно будет определить. Другими словами, считывание информации изменяет её. В данной работе предлагается обойти эту проблему, используя уникальное свойство определенного типа кубитов, называемых "андреевскими кубитами". Они генерируют осциллирующий электрический сверхток за счет собственной квантовой динамики, что будет служить макроскопическим индикатором состояния кубита, позволяя восстанавливать его практически неразрушающим способом. Исследование было опубликовано в журнале Physical Review B.

Метод, основанный на использовании света, позволяет точно контролировать сверхбыстрый поток электронов в сканирующем туннельном микроскопе

Что потребуется, чтобы наблюдать за движением электрона в материале? Физикам необходимо увидеть отдельные атомы и зафиксировать движение электрона в невероятно короткие промежутки времени. Команда под руководством Техниона объединила эти две возможности в сканирующем туннельном микроскопе, используя тщательно сформированные лазерные импульсы для управления направлением потока электронов, сохраняя при этом пространственное разрешение на наномасштабном уровне. Исследование, проведенное под руководством Михаэля Крюгера с физического факультета Техниона и опубликованное в журнале Nature Photonics, основано на микроскопе с исключительно острым кончиком иглы. Когда кончик иглы подносится очень близко к поверхности, электроны могут пересекать зазор благодаря квантовому эффекту, называемому туннелированием. Возникающий в результате ток позволяет картировать мельчайшие особенности поверхности. До сих пор отслеживание быстрого движения электронов внутри этого крошечного зазора представляло собой серьезную проблему.

Доказано существование квантового предела скорости термализации

Независимо от того, ждём ли мы, пока лобовое стекло автомобиля оттает зимой, или пока остынет тёплый напиток, время, необходимое объекту для достижения стабильной, равномерной температуры в окружающей среде (тепловое равновесие), зависит от множества факторов. К ним относятся площадь поверхности, свойства материала объекта и поток воздуха. Но когда мы приближаемся к субатомному масштабу, например, к тому, где работают кубиты в квантовом компьютере, вступают в силу другие правила. Внешние условия по-прежнему имеют значение, но, согласно новой статье, опубликованной в журнале Nature Physics, квантовая механика устанавливает фундаментальный предел скорости, с которой процесс может привести различные квантовые системы в состояние теплового равновесия. Значимость этого открытия заключается в том, что эта граница универсальна. Независимо от того, сколько энергии приложено или насколько сильно система подвергается воздействию, процесс нельзя ускорить.

Нелинейный круговой дихроизм выявляет локальную кривизну Берри

Физики из Университета имени Фридриха Шиллера в Йене и Регенсбургского университета разработали метод определения кривизна Берри — величина, описывающая определенные геометрические свойства квантово-механических состояний электронов. Измерения проводились в слое полупроводника диселенида вольфрама толщиной всего в один атомный слой. В работе использовались сверхкороткие лазерные импульсы. Результаты опубликованы в журнала Nature Photonics.

Активное движение против потока в квантовой жидкости света, возникающее из-за нереципрокных взаимодействий

В работе, опубликованной в журнале Physical Review A, группа физиков демонстрирует, как луч света может "плыть" против течения в квантовой световой жидкости, нарушая симметрию действия-противодействия и изменяя влияние окружающих сил на течение.

Интеграл Фейнмана по траекториям подтверждён экспериментально

В 1948 году Ричард Фейнман предложил новый мысленный эксперимент для описания того, как квантовая частица перемещается из одной точки в другую. Его идея "интеграла по траекториям" предполагает, что частица не следует одному единственному пути между двумя точками. Вместо этого каждый мыслимый путь вносит свой вклад, и все они суммируются, создавая наблюдаемый нами результат. Фейнман также утверждал, что каждый из этих путей имеет одинаковую вероятность, отличаясь лишь фазой своих квантовых волновых функций. В течение десятилетий эти предположения считались надежными рабочими предположениями, но не были подтверждены экспериментально. Группа физиков под руководством Ши-Ляна Чжу из Южно-Китайского педагогического университета в Гуанчжоу, Китай, использовала отдельные частицы света, чтобы показать, что идея Фейнмана подтверждается в практических экспериментах. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.

Квантовый световой двигатель связывает термодинамику атомов и фотонов с классической физикой

Что такое тепло и что такое полезная работа, если машина состоит только из атома и частиц света? В современных квантовых технологиях подобные вопросы связывают термодинамику с квантовой физикой. Учёные из Базельского университета в Швейцарии разработали теоретический подход, который позволяет примирить обе теории. Задача, стоящая перед физиками, заключается в поиске подхода к описанию таких систем, который работал бы как для полностью квантово-механической системы, так и в полуклассическом пределе. Последний представляет собой предельный случай, когда одна часть системы рассматривается квантово-механически, а для другой части достаточно классической физики. Работа была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Новый эксперимент позволяет различить два конкурирующих объяснения поведения глюонов внутри атомных ядер

Исследование, проведенное в рамках эксперимента ALICE на Большом адронном коллайдере ЦЕРН и опубликованное в журнале Physical Review Letters, сообщает о первом многомерном измерении некогерентного фотоядерного образования J/ψ в зависимости от энергии взаимодействия и передаваемого импульса. На сегодняшний день это измерение дает наиболее четкое представление о том, как глюоны, частицы, связывающие кварки, располагаются внутри атомных ядер при высоких энергиях.

Секрет квантового поведения водорода кроется в симметрии

В статье, недавно опубликованной в журнале Nature Communications, учёные из Института промышленных наук Токийского университета обнаружили ключевой элемент головоломки с водородом (ведет себя по-разному в присутствии ванадия). Объединив измерения структуры и диффузии водорода с квантово-механическими расчетами, было выяснено, что именно кристаллическая симметрия определяет как ведёт себя водород внутри ванадия — как квантовая волна или как классическая частица.