Оптически обнаруженный когерентный контроль молекулярных спинов при комнатной температуре

В статье «Оптически обнаруживаемое когерентное управление молекулярными спинами при комнатной температуре», опубликованной в журнале Physical Review Letters, учёные показывают, как можно манипулировать определенным квантовым свойством, известным как «спин» в органических молекулах, и измерять его с помощью видимого света, и все это при комнатной температуре. Были использованы лазеры для выравнивания спинов электронов в молекулах, которые можно рассматривать как крошечные квантово-механические магниты. При тщательно направленных импульсах микроволнового излучения, получилось управлять спиновыми состояниями в желаемые квантовые состояния. Далее, используя количество видимого света, получилось измерять состояние спинов испускаемого молекулами от второго лазерного импульса, который менялся в зависимости от квантового состояния спинов. В демонстрации доказательства принципа действия была использована органическая молекула под названием пентацен, включенная в две формы материала под названием пара-терфенил, как в кристаллах, так и в тонкой пленке. Продемонстрировано, что можно оптически обнаруживать квантовую когерентность (временную шкалу, в которой существуют квантовые состояния) молекул в течение микросекунды при комнатной температуре, что намного дольше времени, необходимого для манипулирования состояниями.

Хиральное квантовое нагревание и охлаждение с помощью оптически управляемого иона

Тепловые двигатели, преобразующие тепло в полезную работу, жизненно важны в современном обществе. С развитием нанотехнологий изучение квантовых тепловых двигателей (QHE) имеет решающее значение для проектирования эффективных систем и понимания квантовой термодинамики. QHE, работающие как открытые квантовые системы, обмениваются энергией с внешними термальными ваннами, что приводит к квантовым скачкам. Поэтому динамика QHE может быть полностью описана и хорошо понята только с использованием исключительных точек Лиувилля (LEP), а не традиционных гамильтоновых EP, особенно для QHE на основе кубитов. В статье, опубликованной в журнале Light: Science & Applications, группа учёных демонстрирует хиральный квантовый нагрев и охлаждение, а также перенос квантового состояния с использованием оптически управляемого иона. Работа раскрывает хиральные термодинамические свойства квантовых систем с неэрмитовой динамикой путем динамического обхода замкнутого контура без вовлечения LEP. Направление обхода замкнутого контура влияет на то, действует ли система как тепловой двигатель или холодильник. Их исследование подчеркивает роль неадиабатических переходов и процесса Ландау-Зенера-Штюкельберга (LZS) в достижении хиральной операции. Этот эксперимент впервые связывает процесс LZS для хиральности с термодинамическими эффектами, связанными с LEP.

Когерентный акустический контроль орбитальных состояний дефектов в пределе сильного воздействия

Исследователи из Корнелльского университета продемонстрировали, что акустические звуковые волны можно использовать для управления движением электрона, вращающегося вокруг дефекта решетки в алмазе. Эта технология потенциально может повысить чувствительность квантовых датчиков и использоваться в других квантовых устройствах. Работа опубликована в журнале PRX Quantum. Был построен микроскопический динамик на поверхности алмазного чипа, который работал на частоте, соответствующей электронному переходу. Используя методы, которые применяются в магнитно-резонансной томографии, был продемонстрирован когерентный контроль одного электрона внутри алмазного чипа. Учёные сделали орбитальную версию спинового резонанса: взяли те инструменты, которые мы знаем из спинового резонанса, например, когерентный контроль и осцилляции Раби, и с помощью акустического резонатора в пару гигагерц отобразили это на орбитальные состояния и увидели, что эти методы по-прежнему применимы.

VI Международная конференция "Прикладная физика, информационные технологии и инжиниринг" (APITECH-VI 2024)

16 октября 2024 г. — 18 октября 2024 г., срок заявок: 16 октября 2024 г. Узбекистан, Бухара (издание включено в: РИНЦ, Scopus, Web of Science, eLibrary.ru, DOI). Форма участия: очно-заочная. Язык информации: Русский. Бухарский инженерно-технологический институт (Узбекистан) в партнерстве с Международным малайзийским центром культуры и коммуникации (Малайзия) проводит 16-18 октября 2024 года в г. Бухара VI Международную конференцию «Прикладная физика, информационные технологии и инжиниринг» – VI International Conference on Applied Physics, Information Technologies and Engineering (APITECH-VI 2024). Партнеры и соорганизаторы конференции: Наманганский инженерно-технологический институт и Термезский инженерно-технологический институт (Узбекистан), Ошский технологический университет (Киргизия), Карагандинский технический университет (Казахстан), Технологический университет Таджикистана (Таджикистан), Университет менеджмента и науки (Малайзия), Университет ITM в Гвалиоре (Индия), Университет Анкары (Турция), Красноярский Дом науки и техники РосСНИО (Россия). Оператором и генеральным партнером конференции является Красноярский краевой Дом науки и техники Российского Союза научных и инженерных общественных объединений. К участию приглашаются ученые и специалисты российских и зарубежных вузов, академических институтов, предприятий, проектных и исследовательских центров. Цель конференции заключается в содействии всестороннему обмену знаниями и достижениями в различных областях прикладной физики и инженерии. В рамках конференции будут рассмотрены темы, такие как физика конденсированного состояния, нанонаука и нанотехнологии, оптическая физика, квантовая электроника и фотоника. Объединив экспертов из этих областей, конференция стремится способствовать сотрудничеству и инновациям, которые могут привести к практическим приложениям и технологическим достижениям. Последний день подачи заявки: 16 октября 2024 г.

Универсальное масштабирование Киббла–Зурека в атомной сверхтекучей жидкости Ферми

Механизм Киббла–Зурека (KZ) — это теоретическая структура, введенная физиками Томом Киббл и Войцехом Зуреком. Эта структура по сути описывает образование топологических дефектов, когда системы подвергаются неравновесным фазовым переходам. Исследователи из Сеульского национального университета и Института фундаментальных наук в Корее недавно наблюдали масштабирование KZ в однородном и сильно взаимодействующем ферми-газе при его переходе в сверхтекучее состояние. Их статья, опубликованная в журнале Nature Physics, может проложить путь для дальнейших экспериментальных исследований этой давней физической концепции. Центральное предсказание масштабирования KZ заключается в том, что количество квантовых вихрей должно масштабироваться по степенному закону относительно того, как быстро вы проходите через сверхтекучий фазовый переход. Настоящая изюминка исследования в том, что учёные наблюдали предсказанное поведение масштабирования KZ, используя как температуру, так и силу взаимодействия в качестве двух отдельных ручек управления.

Прецизионная спектроскопия ⁹Be преодолевает ограничения, связанные со структурой ядра

Электронная оболочка атомов действует как "электромагнитный щит", предотвращая прямой доступ к ядру и его свойствам. Группа учёных преуспела в точном измерении эффекта этого экранирования в атомах бериллия. Исследование опубликовано в журнале Nature. Магнитный момент бериллия-9 был определен с точностью в 40 раз лучше, чем раньше. Такие точные измерения не только важны для фундаментальной физики, они также помогают нам получить представление об определенных приложениях ядерного магнитного резонанса, которые применяются в химии и для высокоточных измерений магнитных полей.

Уравновешивание квантовых многочастичных быстрых нейтринных ароматических осцилляций

Недавно исследователи обнаружили, что нейтрино в очень плотной среде могут образовывать сильные корреляции (другими словами, квантовую запутанность) посредством взаимных взаимодействий. Это может происходить при коллапсе ядра сверхновых или слияниях нейтронных звезд. Со временем нейтрино с разными начальными ароматами достигают похожего равновесного аромата и распределения энергии. Статья опубликована в журнале Physical Review D. Обнаружено, что взаимодействие между нейтрино хорошо аппроксимируется с использованием результатов теории случайных матриц. Это открытие также подразумевает, что квантовые состояния нейтрино будут развиваться хаотично, поскольку они взаимодействуют друг с другом. Этот результат впоследствии был подтвержден подробными численными симуляциями, которые продемонстрировали возникновение этого хаотического поведения. Численные результаты также показывают, что после достаточно длительного взаимодействия каждое индивидуальное нейтрино дает похожее смешанное состояние импульса-аромата.

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.