Международная группа исследователей впервые создала экзотическое квантовое состояние вещества, которое стабильно при комнатной температуре. Это достижение позволяет изучать квантовые эффекты без использования дорогостоящих криогенных установок, что открывает путь к созданию более доступных сенсоров и вычислительных систем.
Суть открытия
Ученые получили так называемое «супертвердое тело» (supersolid) в экситон-поляритонном конденсате Бозе-Эйнштейна. В квантовом мире супержидкости могут течь без сопротивления, а супертвердые тела сочетают в себе свойства такой жидкости с регулярной кристаллической структурой.
Для создания этого состояния использовался микрорезонатор — крошечная структура, удерживающая свет. В качестве основы исследователи объединили органический полупроводник, который активно взаимодействует со светом, и жидкий кристалл, управляемый напряжением. Энергию для квантовой реакции обеспечивали лазерные импульсы.
Технические особенности и сложности
Главным преимуществом метода является отсутствие необходимости в экстремальном охлаждении. По словам физика Виктора Пьецека из Военно-технического университета Польши, такие жидкокристаллические микрорезонаторы могут работать даже при температурах, приближающихся к 60 °C.
Однако процесс столкнулся с проблемой долговечности материалов: полупроводник вступал в реакцию с жидким кристаллом, что приводило к деградации образца. Физик Марчин Мушыньский из Городского колледжа Нью-Йорка отметил, что всю последовательность экспериментов приходилось планировать заранее, так как для каждого повторного измерения требовалось изготовление нового образца.
Значение для науки
Хотя отдельные частицы существовали лишь доли секунды, этого времени хватило для проведения наблюдений, которые подтвердили компьютерным моделированием. Исследователи зафиксировали спонтанное нарушение симметрии: при каждом обновлении конденсата его «полосы» (кристаллическая часть супертвердого тела) выстраивались в разных местах.
По мнению физика Гийома Мальпюэша из Национального центра научных исследований Франции (CNRS), это в точности соответствует теоретическим предсказаниям о том, что супертвердое тело может выбирать между несколькими эквивалентными состояниями.
В будущем ученые планируют увеличить время жизни квантовых реакций и более детально изучить квантовые вихри — дефекты в структуре полос, которые указывают на поведение супержидкости. В перспективе этот метод может улучшить любые квантовые эффекты, связанные со светом, включая технологии для компьютерных чипов и высокоточных датчиков.
