Этот прорыв открывает новые возможности для квантовых вычислений и фундаментальной физики и значительно повышает чувствительность квантовых метрологических измерений.
Исследовательская группа под руководством профессора Чжэнтяня Лу и исследователя Тянь Ся из Китайского университета науки и технологий (USTC) успешно создала квантовое состояние со временем жизни в масштабе нескольких минут с помощью оптической ловушки холодных атомов.
В квантовой метрологии спин частиц служит мощным инструментом для измерения магнитных полей, инерции и физических явлений, открывая новую физику за пределами Стандартной модели. Высокоспиновое состояние кота Шредингера, суперпозиция двух противоположных спиновых состояний, дает уникальные преимущества для прецизионных спиновых измерений. Высокое спиновое квантовое число усиливает сигнал частоты прецессии, улучшая разрешение измерений и устойчивость к возмущениям окружающей среды. Однако ключевой проблемой является поддержание длительной когерентности, что важно для практических измерений.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа поймала в ловушку атомы 173Yb со спином 5/2 в оптической решетке. Управляя лазерными импульсами для нелинейного сдвига света, они успешно подготовили суперпозиционное состояние из двух проекций спинов: +5/2 и -5/2. Это состояние, называемое состоянием кота Шредингера, демонстрирует повышенную чувствительность к магнитному полю и испытывает идентичные световые сдвиги в оптической решетке, находясь в подпространстве без декогеренции. Оно невосприимчиво к шуму интенсивности и пространственным вариациям решетки.
Экспериментальные результаты показали, что время когерентности этого состояния кошки превышает 20 минут. Используя интерферометрию Рэмси, исследователи подтвердили, что чувствительность измерения фазы приближается к пределу Гейзенберга. Долгоживущее состояние кота Шредингера открывает новый путь для атомной магнитометрии, квантовых вычислений и изучения новой физики за пределами стандартной модели.
Источник: incrussia.ru
распечатать статью
