0
16111
Газета Печатная версия

21.11.2023 17:09:00

Как устроена граница между квантовым и классическим мирами

Тончайшие измерения стали возможны благодаря открытию новых свойств необычных кристаллов

Тэги: квантовая физика, квантовый мир, технологии, графен, плазмоника


14-14-3480.jpg
Плазмонный поляритон, созданный
в кристалле Ag2Te с помощью терагерцового
излучения (красным цветом)
и регистрируемый с помощью кончика
микроскопа атомной силы (AFM).
Благородные металлы не взаимодействуют с кислородом, то есть не отдают ему поверхностные электроны. А золото вообще растворяется только в царской водке – смеси концентрированных азотной и соляной кислот. При этом золото и серебро способны осуществлять прямое взаимодействие света с материей, в результате возникает плазмон, или совокупность электронов, которые генерируют волну.

Несколько лет назад на плазмонику возлагались большие надежды. Но потом пальму первенства перехватил графен, представляющий собой углеродную 2D-структуру моноатомной толщины. Причем эта структура напоминает шестиугольные (гексагональные) пчелиные соты. Аналоги графеновых сот – бензол и гексагональный нитрид бора (hBN). Сегодня в русле всеобщего внимания к квантовой физике и механике с помощью графена создают квантовые сети-схемы, особенно в сочетании с дисульфидом молибдена (MоS2).

Более века назад, в 1913 году, Нобелевскую премию по физике дали голландцу Хейке Камерлинг-Оннесу за открытие сверхпроводимости вблизи абсолютного нуля. За два года до него в Стокгольм вызывали его соотечественника – Йоханеса ван дер-Ваальса, который доказал, что молекулы могут держаться вместе без образования химических связей, то есть без «объединения» своих электронов. Много позже Нобелевскую премию присудили советскому академику Петру Капице за работы по сверхтекучести гелия.

И вот сегодня физики Кембриджского университета объединили сверхпроводящее состояние MоS2, удерживаемого на графене, и силу межмолекулярного притяжения для получения сверхтекучего состояния. Оно достигнуто помещением MоS2 между защитными слоями hBN. В итоге были получены очень перспективные нанопроводники.

Квантовая механика все прочнее материализуется «в железе». Тот же MоS2 относительно давно уже используется как компонент так называемых SQUID – устройств на основе сверхпроводящих квантовых интерферометров. Они применяются при сканировании магнитных полей. Их использование при энцефалографии позволяет точно локализовать источник нейронной активности (в отличие от ЭЭГ).

14-14-4480.jpg
Изображения, полученные с помощью
обычного (С) микроскопа (слева), и более
четкое, с большим разрешением –
квантового (Q).  Иллюстрации Physorg
Графен в сочетании с цепочками соединенных друг с другом фенилов (фениленовыми мостиками) позволил создать управляемое (настраиваемое) квантово-электронное устройство. Об этом сообщает издание J. American Chemical Society. Неудивительно, что на таком фоне в Калифорнийском технологическом институте был создан квантовый микроскоп с использованием связанных («запутанных», entangled) фотонов повышенного разрешения. Этот термин, «запутанность» квантовых частиц, предложил нобелевский лауреат, австриец Эрвин Шредингер.

Физики давно научились генерировать entangled Шредингера, но применительно к микро-, если не нанообъектам. И вот впервые наносвязку продемонстрировали в цюрихском Институте технологии. Там соединили между собой два квантовых состояния вибрирующего кристалла весом 16 мкг каждый. Авторы работы отмечают, что их результаты позволяют исследовать трудноуловимую границу между квантовым и классическим мирами, а также инициировать работы по созданию технологий квантовой обработки информации, более точной метрологии. Это делает еще более реальными квантовые компьютеры.

Нельзя не сказать о полупроводниковых кристаллах, образованных его соединением с теллуром (Ag2Te). Физики университетов Сан-Себастьяна (Испания) и Фуданьского в Шанхае (Китай) расположили кристаллы Ag2Te у зеркала из золота. Подвергнув их терагерцовому облучению, ученые получили в кристаллах так называемые плазмонные поляритоны (ПП). Новая схема получения ПП помогает проводить точнейшие измерения переносчиков заряда и их массы. Такая сверхточность достигается благодаря тому, что длина волны распространения поляритонов в 100 раз короче, чем соответствующего фотона. Тем самым продемонстрирована возможность манипулирования фотонами в будущих фотонных устройствах. А кроме того, устраняется эффект угасания плазмонных поляритонов в реальных условиях. 


Читайте также


Пространство Москвы на выставке "Россия" покажет меняющие мегаполис инновации

Пространство Москвы на выставке "Россия" покажет меняющие мегаполис инновации

Елена Крапчатова

Целый месяц на ВДНХ столица посвятит технологиям будущего

0
1517
Джихадисты берут на службу искусственный интеллект

Джихадисты берут на службу искусственный интеллект

Лариса Шашок

Генераторы видео позволяют террористическим организациям создавать контент оперативно и с невысокими издержками

0
3607
Роботам нужны гарантии

Роботам нужны гарантии

Анастасия Башкатова

Предприятиям важно, чтобы инвестиции в технологии окупились

0
2113
"Роснефть" помогает развивать биотехнологии и генодиагностику в регионах

"Роснефть" помогает развивать биотехнологии и генодиагностику в регионах

Елена Крапчатова

В тюменской школе компания помогла создать современную лабораторию

0
6698

Другие новости