Квантовая запутанность обнаружена в кристалле размером с ладонь

Доказательство квантовых эффектов в странном металле. Credit: Harald Ritsch / TU Wien

Ученые из Венского технического университета (TU Wien) обнаружили квантовую запутанность в кристалле размером с сантиметр, изготовленном из так называемого «странного металла». Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Physics, стирают грань между квантовым миром микрочастиц и макроскопическими объектами.

Исследователи использовали метод квантовой информации Фишера, чтобы измерить реакцию кристалла на возмущения. В отличие от обычных материалов, где частицы ведут себя независимо, в странном металле группы как минимум из девяти квантово-запутанных частиц действовали коллективно. Это означает, что квантовая запутанность существует не только на уровне отдельных атомов, но и в объекте, который можно держать в руке.

«Мы не пытаемся привести кристалл в состояние суперпозиции, как в случае с котом Шрёдингера. Вместо этого мы спрашиваем, находятся ли его составляющие в коллективном состоянии запутанности, — объясняет профессор Зильке Бюлер-Пашен из TU Wien. — Это больше похоже на муравейник: когда его тревожат, колония реагирует как единое целое, а не отдельные муравьи».

Эксперимент проводился в Институте Лауэ-Ланжевена в Гренобле. Аспирант Федерико Мацца облучал кристалл из церия, палладия и кремния нейтронами. Анализ данных с помощью квантовой информации Фишера показал, что реакция материала не может быть объяснена поведением независимых частиц, что указывает на сильную многокомпонентную квантовую запутанность.

Открытие может пролить свет на природу «странных металлов» и высокотемпературных сверхпроводников. Ранее, в 2025 году, исследователи из TU Wien и Университета Райса обнаружили, что электрический ток в таких материалах движется с необычно низким уровнем шума. Новая работа предполагает, что это связано с коллективным квантовым поведением частиц.

«То, что мы видим, — это не деталь конкретного материала, а общий физический принцип. Сильная запутанность, по-видимому, напрямую связана с необычным поведением странных металлов», — отмечает ведущий теоретик работы Факер Ассаад из Вюрцбургского университета.

В будущем ученые планируют изучить, можно ли использовать «странные металлы» в квантовых технологиях, например, для создания сверхчувствительных квантовых сенсоров.

Источники: sciencedaily.com, Vienna University of Technology