Исследователи из Технологического университета Делфта в сотрудничестве с Университетом RWTH Aachen и Исследовательским центром Jülich перехватили реакцию двух атомов друг на друга.
Атомы, конечно, не могут разговаривать. Но они могут реагировать друг на друга. Это в частности относится к магнитным атомам.
Каждый такой атом несет небольшой магнитный момент, называемый спином. Эти вращения влияют друг на друга, как стрелки компаса, когда вы приближаете их друг к другу. Если вы дадите одному из них толчок, то они начнут двигаться вместе очень специфическим образом. Но, согласно законам квантовой механики, каждый спин может быть одновременно направлен в разные стороны, образуя суперпозицию. Это означает, что фактическая передача квантовой информации происходит между атомами, как какой-то разговор.
В больших масштабах такой обмен информацией между атомами может привести к другим необычным явлениям. Классический пример — сверхпроводимость: эффект, при котором некоторые материалы теряют все электрическое сопротивление ниже критической температуры. Ученые могут объяснить, что происходит при простейших случаях, однако неизвестно, как этот эффект возникает в сложных материалах.
В новой работе авторы поместили два атома рядом друг с другом, чтобы посмотреть, что произойдет. Это возможно благодаря сканирующему туннельному микроскопу: устройству, в котором острая игла может исследовать атомы один за другим и даже переставлять их. Исследователи использовали это устройство для размещения двух атомов титана на расстоянии чуть более одного нанометра друг от друга. На таком расстоянии атомы способны обнаруживать спин друг друга.
Далее они быстро перевернули спин одного из двух атомов с помощью внезапного всплеска электрического тока. К их удивлению, этот подход привел к квантовому взаимодействию.
Для двух атомов вместе новое состояние представляет собой совершенную суперпозицию, позволяющую обмениваться информацией между друг другом.
