Учёные достигли чистого квантового состояния без охлаждения

Автор: CC0 Public Domain

Исследователям из ETH Zurich удалось достичь почти полной неподвижности наночастиц в левитации при комнатной температуре, что открывает новые перспективы для квантовых технологий. Результаты их работы опубликованы в журнале «Nature Physics».

Учёные использовали оптические ловушки и лазерные лучи, чтобы удерживать в левитации кластер из трёх наностеклянных сфер диаметром в десять раз меньше человеческого волоса. Несмотря на устранение гравитационного воздействия, объект продолжал совершать квантовые колебания — так называемые «нулевые флуктуации», предсказанные квантовой механикой.

«Согласно принципам квантовой механики, ни один объект не может оставаться абсолютно неподвижным», — поясняет Лоренцо Дания, постдок в группе профессора Мартина Фриммера и ведущий автор исследования.

Рекордная чистота квантового состояния

В эксперименте 92% движений кластера объяснялись квантовой физикой, а лишь 8% — классической. Это рекордно высокий уровень «квантовой чистоты», достигнутый без охлаждения до температур, близких к абсолютному нулю (-273°C), что обычно требуется в подобных исследованиях.

Фриммер сравнивает достижение с созданием «нового транспортного средства, которое перевозит больше груза, чем традиционные грузовики, и при этом потребляет меньше топлива».

Перспективы применения

Технология может найти применение в разработке:

• сверхчувствительных квантовых сенсоров для поиска тёмной материи;
• медицинских систем визуализации;
• навигационных систем, работающих без GPS.

«Мы создали относительно простую и экономичную систему, идеально подходящую для дальнейших исследований», — отмечает Фриммер.

Подробнее: High-purity quantum optomechanics at room temperature, Nature Physics (2025). DOI: 10.1038/s41567-025-02976-9

Источник: ETH Zurich