Ученые добились квантового сжатия левитирующей наночастицы

В основе открытия лежит одна из самых странных особенностей квантовой механики — неопределенность. В микроскопическом мире положение и скорость частицы невозможно измерить с абсолютной точностью, поскольку они всегда колеблются. Даже в состоянии наименьшей возможной энергии частица все еще испытывает нулевые флуктуации. Квантовое сжатие уменьшает эту неопределенность, создавая более ограниченное состояние, чем допускает квантовый предел, https://interestingengineering.com/science/tokyo-researchers... IE.

Перенеся этот подход на наночастицы, команда ученых из Токийского университета создала новую платформу для изучения квантовых законов в масштабах, превышающих атомные, но все еще значительно меньших, чем масштаб обычных объектов. «Хотя квантовая механика успешно применялась к микроскопическим частицам, таким как фотоны и атомы, до сих пор не было известно, насколько она верна в макроскопических масштабах», - сказал Киётака Айкава, руководитель научной группы.

Для того чтобы восполнить этот пробел, ученые взяли наноскопическую частицу стекла, заставили ее левитировать в вакууме и охладили до практически минимально возможного уровня энергии. Левитирующая наночастица в вакууме представляет собой изолированную систему, в которой исследователи могут изучать переход между классической и квантовой механикой. Она также служит испытательным стендом для создания новых квантовых устройств.

Тщательно регулируя условия ловушки, исследователи смогли измерить распределение скоростей движения частицы. Ключевой момент наступил, когда они обнаружили, что в определенный момент распределение скоростей оказалось более узким, чем квантовая неопределенность, ожидаемая в основном состоянии частицы. Это сужение было несомненным признаком квантового сжатия.

На то, чтобы подобрать правильные условия, при которых система работала бы стабильно, у ученых ушли годы. «Когда мы нашли условие, которое можно было надежно воспроизвести, — говорит Айкава, — мы поразились, насколько чувствительной оказалась левитирующая наночастица к колебаниям окружающей среды».

Помимо чисто научного значения, результаты исследования имеют и практический потенциал. Сверхчувствительные квантовые датчики, разработанные на основе этого принципа, могут обеспечить точность навигации, не зависящую от спутниковых сигналов. Также они могут пригодиться в таких областях, как медицина, геология и связь.

Трение — основной ограничивающий фактор транспортных систем, к примеру, конвейерных лент. Новая https://hightech.plus/2025/08/13/yaponskie-uchenie-razrabota... сверхбыстрой левитации, разработанная учеными из Японии, направлена на устранение этого ограничения. Она позволяет повысить скорость и точность перемещения небольших предметов и облегчает транспортировку миниатюрных объектов, включая механические, электронные, химические и биомедицинские продукты.