Ученые создали квантовый газ, нарушающий законы физики

Вопреки привычным представлениям, что постоянное внешнее воздействие разогревает систему, группа Хансса-Кристофа Негерля из Инсбрукского университета показала: в микромире это правило может нарушаться. Ученые создали одномерный квантовый флюид из сильно взаимодействующих атомов, охлажденных до нескольких градусов выше абсолютного нуля, и подвергли его периодическому «пинанию» лазерной решеткой. Работа опубликована в журнале Science.

Классические ожидания подсказывали, что атомы должны постепенно накапливать энергию и разогреваться. Однако после короткого начального этапа их распределение по импульсам «замерло», а кинетическая энергия перестала расти. Система перешла в состояние так называемой многотельной динамической локализации — когда квантовая когерентность и запутанность препятствуют тепловому равновесию и диффузии даже при сильном внешнем воздействии.

Эксперимент показал и хрупкость этого эффекта: стоило внести небольшую случайность в последовательность «пинков», локализация исчезала, а система начинала быстро поглощать энергию. Это подтверждает, что сохранение квантовой когерентности критично для предотвращения нагрева в таких условиях.

По словам авторов, понимание механизмов, которые позволяют квантовым системам избегать термализации, важно не только для фундаментальной физики, но и для создания квантовых симуляторов и компьютеров, где неконтролируемое нагревание и декогеренция остаются серьёзными проблемами.

Ранее ученые научили лед двигаться самостоятельно.