Китайские физики в ходе экспериментов на борту орбитальной станции "Тяньгун" охладили материю до рекордно низкой температуры — 9,7 пикокельвина. Это достижение, описанное в статье, опубликованной в журнале Science, открывает новые перспективы для квантовых вычислений и поиска гравитационных волн в космосе. Об этом сообщает издание ТАСС.
Ученые создали на станции космическую лабораторию для изучения квантовых газов, охлажденных до сверхнизких температур. Благодаря этому удалось установить новый температурный рекорд и получить самый холодный в истории науки конденсат Бозе-Эйнштейна. Эту квантовую субстанцию планируют использовать для квантовых вычислений и сверхточных метрологических замеров.
Рекорд установила группа физиков под руководством профессора Пекинского университета Чэня Сюйцзуна. Опыты проводились с помощью оптической дипольной ловушки CAPR, установленной на "Тяньгуне" в октябре 2022 года. Устройство состоит из лазеров, магнитов и вакуумных камер, которые захватывают и охлаждают облака атомов рубидия-87, переводя их в состояние конденсата Бозе-Эйнштейна.
Конденсат Бозе-Эйнштейна — это экзотическая квантовая форма материи, где множество частиц ведут себя как один гигантский атом. Такой материал перспективен для создания квантовых компьютеров и сенсоров. Для этого требуется охлаждать его до максимально низких температур, что продлевает время жизни конденсата и придает ему новые свойства.
На Земле охлаждению мешает гравитация, поэтому физикам не удавалось опустить температуру ниже 350 пикокельвинов для трехмерных объектов и 50 пикокельвинов для двумерных структур. Перенос опытов в космос позволил китайским ученым достичь отметки в 9,7 пикокельвина. Облако атомов рубидия сохраняет квантовые свойства семь секунд после освобождения из ловушки, что дает возможность проводить сложные квантовые расчеты и измерения.
Такие облака могут стать основой для атомных интерферометров — приборов, где атомы ведут себя как волны. Это позволит отслеживать гравитационные волны от массивных объектов Вселенной, недоступные наземным детекторам.