Эхо из будущего: ученые поймали квантовые сигналы, которые все пропустили

Специалисты из Национальной лаборатории Эймса под эгидой Минэнерго США и Университета штата Айова наткнулись на удивительное явление — своеобразное "квантовое отражение" в сверхпроводящем веществе.

Это достижение помогает глубже разобраться в загадочных процессах на квантовом уровне, которые обещают революцию в сенсорах и вычислительных системах грядущего поколения.

Сверхпроводящие материалы знамениты способностью пропускать ток без потерь. В них рождаются коллективные вибрации, именуемые "амплитудами Хиггса" — квантовыми флуктуациями, напоминающими поведение частицы Хиггса. Такие вибрации пробуждаются во время перехода вещества в сверхпроводимое состояние.

Долгое время фиксировать эти колебания удавалось с трудом: они мимолетны, а их танец с квазичастицами — подобиями электронов, возникающими при разрыве сверхпроводимости, — полон хитросплетений. Но инновационная терагерцовая спектроскопия позволила команде вычленить свежий вид квантового отклика, прозванный "откликом Хиггса", в ниобиевых соединениях, ключевых для квантовых чипов.

В отличие от привычных сигналов в атомных структурах или полупроводниках, этот отклик возникает из запутанного диалога между амплитудами Хиггса и квазичастицами, порождая сигналы с уникальными чертами. Джиган Ван, ведущий специалист лаборатории Эймса и координатор проекта, отметил, что такое эхо способно фиксировать и высвечивать невидимые квантовые траектории в глубине вещества.

Благодаря прецизионно дозированным всплескам терагерцового света его группа впервые уловила эти отголоски. Более того, с помощью подобных импульсов можно встраивать, удерживать и извлекать квантовые данные прямо в материале.

Эксперимент подчеркивает реальность манипуляции квантовой связностью в сверхпроводниках и ее мониторинга, прокладывая тропу к свежим подходам в хранении и манипулировании информацией на субатомном уровне. Ван подчеркнул, что овладение этими редкими квантовыми откликами приближает человечество к реальным приложениям в квантовых процессорах и системах дальнего зондирования.