Немецкие физики раскрыли главный секрет алмазов
Эксперименты ученых позволили не только продемонстрировать давно известный физический эффект в алмазе, но и указали на возможность избавить ряд квантовых устройств от сложных и требующих низких температур ионных ловушек, пишет Lenta.ru со ссылкой на Nature News.
Исследователи использовали алмаз, в кристаллической решетке которого предварительно создали единичный NV-дефект. Такие дефекты представляют собой замену двух соседних атомов углерода на один атом азота (N) и просто пустое место (V, от vacancy), причем их можно рассматривать как один квантовый объект с определенными характеристиками: в частности, NV-дефекты, как и обычные атомы, имеют свой набор энергетических уровней.
Каждый уровень отличается как своей собственной энергией, так и значением спина электронов, находящихся в этом состоянии. Для перевода частиц с одного уровня на другой можно использовать кванты света или микроволновое излучение. Собранная учеными установка из лазера, нескольких специальных светофильтров и микроволновой антенны из золотой проволоки позволила управлять переходами в любом нужном направлении. А регистрация испускаемых алмазом квантов дала возможность определять то, в каком именно состоянии (на каком уровне) находился электрон в NV-дефекте.
Эксперименты показали, что если ученые наблюдают за тем, на каком энергетическом уровне находится NV-дефект, то переходы с одного уровня на другой происходят реже, чем должны происходить без стороннего наблюдения. Этот эффект носит название эффекта Зенона: если за частицей постоянно наблюдают, то она не может перейти в другое состояние. Название этому явлению дала апория Зенона, парадоксальное рассуждение древнегреческого философа Зенона Элейского (V век до нашей эры).
Зенон размышлял над движением стрелы и обратил внимание на то, что в каждый момент времени стрела занимает в пространстве определенное положение. Если стрела находится в каком-то одном положении, рассуждал философ, она все равно что неподвижна и из этого следует то, что она не достигнет цели. Другой апорией Зенона является знаменитое рассуждение о черепахе и Ахиллесе.
Квантовый эффект Зенона был предсказан в 1950-е годы, а экспериментально обнаружен в 1989 году. Квантовый эффект Зенона в алмазных кристаллах может, по мнению обнаруживших его ученых, иметь важное значение, так как позволяет предотвратить изменение состояния квантовой системы раньше срока.
