"Paradoksi afäär" kvantmaailmas

Esimest korda demonstreeriti tõrjuvate aatomite seondumist

Tõrjuva paari aatomite tüüpiline impulssjaotus - Innsbrucki Ülikooli Eksperimentaalfüüsika Instituut
ettelugemist

Nad tõrjuvad üksteist ja on seetõttu lahutamatud. See näiliselt paradoksaalne olek eksisteerib kvantimaailmas. Kaks aatomit moodustavad niinimetatud tõrjuva paari, mis on seotud tõrjumisega. Koos teoreetikutega on Austria eksperimentaalfüüsikud nüüd esimest korda seda seostumise seisundit demonstreerinud. Ajakiri Nature annab sellest teada oma praeguses numbris.

Vabas ruumis pole see võimalik: kahe üksteist tõrjuva osakese tihe ühendus. Sest tõrjuvad jõud katapulteerivad kaks osakest kohe, kui nad on liiga lähedale jõudnud. Kuid optilises võres näeb see välja teisiti: aatomi kineetiline energia on piiratud teatud piirkondadega, nn "Blochi ribadega". Seega pole tõrjuva energia muundamine kineetiliseks energiaks võimalik - aatomid peavad kas hästi või valesti püsima. Ja mitte ainult, et nende takistus tugevneb veelgi.

Püütud võrest

Kaks aatomit ühes optilise resti kohas © Innsbrucki Ülikooli Eksperimentaalfüüsika Instituut

Siiani oli see ebaharilik olek teada ainult mudeliarvestustest; keegi polnud seda eksperimentaalselt tõestanud. Kuid just seda on Innsbrucki ülikooli teoreetiliste ja eksperimentaalfüüsikute meeskond suutnud teha. Johannes Hecker Denschlag. Esmakordselt suutsid nad katses jälgida ebakorrapäraseid aatomipaare. Laserkiirte kolmemõõtmelise optilise võre aeglaseks loomiseks kasutavad nad rubiidiumi aatomite Bose-Einsteini kondensaati.

Kui kaks aatomit puhkavad võrekohta, moodustub tõrjuvalt seotud paar. Kuigi aatomid tõrjuvad üksteist, ei saa nad võre kohast lahkuda, kuna need takistavad üksteist. "See loob tugevalt korrelatsioonisüsteemi, mis on molekuliga väga sarnane, " selgitab Hecker Denschlag, "ainult siduval energial on märk" vale "." Isegi kui paarid põrkuvad teiste aatomitega, ei lahuta nad oma varjatud ühendust.

Kvantarvuti simulatsioonid

Edukal eksperimendil on alusuuringute jaoks suur tähtsus, kuna see on lähtepunktiks väga viljakale tulevasele teooria ja praktika koosmõjule. "Näiteks Bose-Hubbardi mudelit, mida meie kasutame, kasutatakse ka arvutuste tegemiseks kvantarvutis, " selgitab Dr. Andrew Daley. "Seda katset saab nüüd kasutada selle väga abstraktse mudeli simuleerimiseks ja seega saab seda kasutada tulevase kvantarvuti väljatöötamisel." kuva

Seega on füüsikutel mänguväljak kvantmehaanilistele protsessidele, mida tavalises igapäevases maailmas ei ole võimalik jälgida. "Edasistes optiliste võrede ja külmade aatomite uuringutes kohtame korduvalt tõrjuvalt seotud aatomeid, " rõhutab prof Hecker Denschlag. "On isegi ette kujutatav, et kolm või enam aatomit tulevad ühes võrekohas kokku ja satuvad sellesse kummaliselt seotud olekusse."

Edukas koostöö

See kahtlane kooslus leiti tihedas koostöös Innsbrucki ülikooli eksperimentaalfüüsika instituudi prof Hecker Denschlagi ja prof Rudolf Grimmi juhitava töörühma ning teoreetilise füüsiku prof Peetri ümber töötava meeskonna vahel. Zoller, dr. Andrew Daley ja dr. Hans-Peter B chler Austria Teaduste Akadeemia kvantoptika ja kvantteabe instituudist. Teadlasi toetasid selles projektis Austria Teadusfond (FWF), Austria Teaduste Akadeemia ( AW), Euroopa Liit ja Tirooli tuleviku fond.

(Innsbrucki ülikool, 16.06.2006 - MTÜ)