Вчені створили стан «Кота Шредінгера» з рекордно тривалим часом життя

Вчені USTC створили стан «Кота Шредінгера» з рекордним часом життя, відкриваючи нові можливості для квантової метрології та обчислень

Дослідники з Університету науки і технологій Китаю (USTC) під керівництвом професора Чжентяна Лу та дослідника Тяня Ся досягли прориву у квантовій фізиці. Їм вдалося створити квантовий стан з часом життя у масштабі хвилин, використовуючи оптично захоплені холодні атоми. Це відкриття значно підвищує чутливість вимірювань у квантовій метрології. Результати дослідження були опубліковані у Nature Photonics.

Чому це важливо для квантових технологій?

У квантовій метрології спін частинок використовується для вимірювання магнітних полів, інерції та інших фізичних явищ. Він також може допомогти у виявленні нової фізики за межами Стандартної моделі. Стан «Кота Шредінгера» з високим спіновим квантовим числом, що є суперпозицією двох протилежних спінових станів, забезпечує високу точність вимірювань.

🔹 Переваги високоспінових станів:
✔️ Покращене розділення сигналів за рахунок збільшення частоти прецесії спіну.
✔️ Стійкість до певних екологічних шумів, що знижує похибку вимірювань.
✔️ Підвищення точності фазових вимірювань до межі Гайзенберга.

Як вченим вдалося досягти рекордного часу когерентності?

Команда використала атоми 173Yb зі спіном 5/2, які були поміщені в одно-вимірну оптичну ґратку. Керуючи лазерними імпульсами, дослідники індукували нелінійні світлові зсуви у базових станах атомів, що дозволило створити суперпозицію двох спінових проєкцій: +5/2 та -5/2.

📌 Головні досягнення:
✔️ Отриманий стан має рекордний час когерентності понад 20 хвилин.
✔️ Завдяки використанню інтерферометрії Рамзі, чутливість фазових вимірювань наблизилася до межі Гайзенберга.
✔️ Стан перебуває у бездефазному підпросторі, що робить його стійким до шумів інтенсивності та просторових варіацій оптичної ґратки.

Перспективи дослідження

Це відкриття відкриває нові горизонти у квантовій метрології, атомній магнітометрії та квантових обчисленнях. Крім того, воно може сприяти пошуку фізичних явищ за межами Стандартної моделі.