Ученые из Гарвардского университета реализовали новый метод охлаждения синтетических материалов, удаляя избыточную энергию с помощью квантового алгоритма.

Исследование, опубликованное в издании Nature, является первым применением подобной технологии алгоритмического охлаждения до ультрахолодных атомных газов, открывая новые возможности в областях от материаловедения до квантовых компьютеров. « Ультрахолодные атомы — наиболее холодные объекты в известной вселенной», пояснил старший автор доцент Маркус Грейнер. «Их температура выше нуля лишь на миллиардную долю градуса, однако нам предстоит сделать их еще более холодными, если мы хотим использовать уникальные свойства этих атомов для изучения квантовой механики».

Грейнер с коллегами исследуют квантовую физику множества тел, экзотическое и комплексное поведение, которое наблюдается в момент взаимодействия простейших квантовых частиц. Именно такое поведение дает начало высокотемпературной сверхпроводимости и квантовому магнетизму, и многие физики надеются использовать явление в квантовых компьютерах. «Мы моделируем материалы реального мира, выстраивая синтетические копии, состоящие из ультрахолодных атомов, заключенных в лазерные решетки», сказал соавтор исследования аспирант Васим Бакр. «Этот метод позволяет нам  изображать и манипулировать отдельными частицами методом, который невозможен в реальных материалах».

Важно в данном случае то, что, наблюдение эффектов квантовой механики, которые ищут Грейнер, Бакр и коллеги, требует экстремальных температур. «Мы привыкли воспринимать квантовый мир как просто очень маленький, но мало кто знает, что многие его особенности, такие как сцепленность, например, зависят от чрезвычайного холода», заметил Бакр. Чем горячее объект, тем интенсивнее перемещаются составляющие его частицы, оттеняя квантовый мир, как дрожащая камера смазывает фото. « Сейчас мы заглядываем в таинственный и замечательный мир, который никогда не был открыт таким образом прежде», добавил в заключение Грейнер.