Spájanie molekúl do jedného kvantového stavu otvára nové možnosti

Výskumníci z Chicagskej univerzity publikovali v časopise Nature dokument opisujúci novú metódu, ako priviesť viac molekúl naraz do jedného kvantového stavu, čo je jeden z najdôležitejších cieľov v kvantovej fyzike. Jeden zo základných stavov hmoty sa nazýva Boseho-Einsteinov kondenzát. Keď skupina častíc ochladených na takmer absolútnu nulu má rovnaký kvantový stav, celá skupina sa začne správať, akoby išlo o jediný atóm. Je to ťažko dosiahnuteľné, ale keď k tomu dôjde, môžu sa otvoriť úplne nové možnosti.

S atómami to vedci robia už niekoľko desaťročí, no chceli by to dokázať aj s molekulami. Takýto prielom by mohol podporiť mnoho foriem kvantovej technológie. No pretože molekuly sú väčšie ako atómy a majú oveľa viac pohyblivých častíc, väčšina pokusov sa skončila neúspechom. Tím pod vedením profesora fyziky Chenga China chcel využiť niekoľko nových poznatkov a začal experimentovať s pridaním dvoch podmienok. Prvou bolo ochladenie celého systému ešte viac – až na 10 nanokelvinov, čo je len o vlások nad absolútnou nulou.

Potom molekuly umiestnili do priestoru, kde ich obmedzili tak, aby boli na 2D povrchu a mohli sa pohybovať iba v dvoch smeroch. Výsledkom bol súbor prakticky identických molekúl – zoradených do presne rovnakej orientácie, rovnakej vibračnej frekvencie a do rovnakého kvantového stavu. Vedci opísali tento molekulárny kondenzát ako úplne ideálny východiskový bod pre kvantové inžinierstvo.

Výskumníkom sa podarilo v takomto stave spojiť až niekoľko tisíc molekúl a začínajú skúmať jeho potenciál. „Pri tradičnom spôsobe premýšľania o chémii uvažujete o spojení niekoľkých atómov a molekúl a vzniku novej molekuly,“ uviedol Chin. „Ale v kvantovom režime všetky molekuly pôsobia spoločne, v kolektívnom správaní. Otvára sa to úplne nový spôsob, ako preskúmať, ako môžu všetky molekuly reagovať spoločne a stať sa novým druhom molekúl.“

Zdroj: phys.org.