Изучение квантовых систем и структур с помощью шума

Если кому-то кажется, что создание рабочих образцов компьютеров из атомов рубидия и лазерных лучей дело несложное, то будьте уверены, для таких умников, возможно, будет задача посложнее разобраться с причудами квантовой физики, когда с атомами тех или иных элементов приходится работать практически вслепую.
Что же делать в таком случае? Похоже, ученым-физикам из Национального Института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology) удалось найти ответ на этот вопрос. По их мнению, вспомогательным инструментом здесь сможет стать шум. Да, шум, исходящий от атомов. К примеру, образцы шума в облаках ультрахолодных сред способны представлять скрытые структурные образцы элементов, такие понятия как размер и расстояние.

Эта методика была недавно продемонстрирована с помощью эксперимента, где ученые разделили 170 тыс. атомов на оптической решетке, создаваемой лазерными лучами. В свою очередь, при загрузке одного атома в другой, ученые получили начальную фазу состояния примитивного квантового ПК, в котором используется нейтральные атомы для загрузки и обработки информации.
Для начала исследователи охладили атомы, чтобы сформировать конденсат Бозе-Энштейна (BEC) - уникального состояния материи, когда все частицы находятся в квантовом состоянии и полностью неразличимы. Далее в ход пошли ослабленные лазерные лучи для воздействия на конденсат, при котором происходит упорядочивание элементов. Более интенсивное лазерное воздействие создает для каждого атома особый «колодец», куда каждый из них и оседает. И в течении этой фазы теряется возможность дальнейшего измерения квантовых корреляций, что негативно сказывается на результатах исследований.
Однако ключевые структуры остаются видны в спектрах шума, издаваемого каждым атомом. Так что, возможно, использование именно этой методики поможет разгадать человечеству все секреты квантовой физики.