Ученые Научно-исследовательского института фотоники ICFO в Барселоне (Испания) разработали уникальный аналоговый квантовый процессор под названием QUIONE с целью наблюдения за отдельными атомами. О данном достижении сообщается в статье, опубликованной в журнале PRX Quantum.
QUIONE представляет собой единственный в мире квантово-газовый микроскоп, способный создавать изображения отдельных атомов квантового газа стронция. Для достижения этого результат ученые привели газ из атомов стронция в квантовое состояние и поместили его в оптическую решетку, где атомы могли взаимодействовать путем столкновений. Затем были применены методы визуализации одиночных атомов.
Сначала атомы были переведены в неподвижное состояние с использованием нескольких лазерных лучей, после чего их температура была снижена практически до абсолютного нуля. В результате их поведение стало квантово-механическим, проявляя такие свойства, как квантовая суперпозиция и запутанность. Внутри оптической решетки атомы иногда подвергались квантовому туннелированию, перемещаясь из одного места в другое, эмулируя динамику электронов в некоторых материалах.
Было подтверждено, что газ стронция является сверхтекучей, квантовой фазой материи, которая способна течь без вязкости. Авторы исследования надеются, что полученные результаты помогут моделировать более сложные и экзотические материалы, а также изучать новые фазы материи.
До настоящего момента квантовые микроскопические установки могли создавать изображения щелочных атомов, таких как литий и калий, которые обладают более простыми свойствами в оптическом спектре по сравнению с атомами щелочноземельных металлов, к которым относится стронций. Облако атомов стронция может использоваться в качестве атомного квантового процессора для решения задач, превосходящих возможности современных классических компьютеров.