Израильский эксперимент с атомами: ученые Техниона сделали важный шаг в квантовой физике

Экспериментальная установка, созданная на базе физического факультета Хайфского Техниона, продемонстрировала процесс переноса отдельных атомов с использованием оптических пинцетов.

Исследование, возглавляемое профессором Йоавом Саги и аспирантом Янаем Флоршаймом из Института твердого тела, было представлено в журнале Science Advances.

Суть эксперимента заключается в применении оптического пинцета — устройства, которое позволяет удерживать атомы, молекулы и даже живые клетки с помощью оптического потенциала, создаваемого сфокусированным лазерным лучом.

Изобретение оптических пинцетов, которое приобрело важное значение в физике, принесло Нобелевскую премию по физике 2018 года Артуру Ашкину (США), Жерару Моро (Франция) и Донне Стриклэнд (Канада).

Сила, создаваемая оптическим пинцетом, зависит от интенсивности света и достаточно мощна для захвата, удержания или перемещения микрообъектов, таких как атомы и молекулы. Эти устройства нашли широкое применение в физике и биофизике. Например, они используются для сортировки клеток и отделения живых от мертвых. Однако удобство работы с оптическими пинцетами ограничивалось необходимостью управлять каждым из них по отдельности. Для повышения эффективности требовалась возможность передачи атомов и молекул между несколькими пинцетами.

В ходе эксперимента ученые Техниона использовали линейный массив из трех оптических пинцетов. Регулируя расстояние между парами пинцетов, они динамически контролировали скорость туннелирования атомов.

Туннелирование, являющееся уникальным квантовым процессом, позволяет частицам преодолевать потенциальные барьеры, которые недоступны по классическим законам. В этом процессе атом проходит через барьер, перемещаясь из одной потенциальной ямы в другую. Контроль скорости туннелирования позволил ученым плавно и точно переносить атомы между пинцетами, продемонстрировав, что атом может перескочить от одного крайнего пинцета к другому без обнаружения в среднем.

Этот эксперимент стал первым подтверждением переноса атомов, что, по мнению ученых, открывает перспективы для создания квантовых платформ. Теперь платформы с множеством пинцетов могут быть использованы, например, для работы с белками, что ускорит и сделает процесс более надежным.

Ранее "Курсор" сообщал, что израильский ученый сделал важное открытие о депрессии.