Fizikai pirmą kartą stebėjo kvantinę erdvėlaikio ribą

Fizikai pirmą kartą stebėjo fundamentalią kvantinę ribą, nustatančią, kaip tiksliai vienu metu galima išmatuoti vieno elektrono padėtį ir laiko raidą, teigiama 2026 m. liepos 3 d. žurnale „Nature Photonics“ paskelbtame tyrime.uni-regensburg+1

Naujas kvantinis apribojimas

Tyrimas, kurį atliko Regensburgo universiteto RUN (Regensburgo ultragreitosios nanoskopijos centras) komanda, vadovaujama profesorių Jascha Repp, Rupert Huber, Franz Giessibl ir Klaus Richter, bendradarbiaujant su Angel Rubio grupe iš Makso Planko instituto Hamburge, parodo, kad atominio masto šviesos bangomis valdoma skenuojanti tunelinė mikroskopija su atosekundine laiko skiriamąja geba gali sekti atskirus elektronus, tuneliuojančius per barjerą, tačiau tik iki tam tikros ribos.nature+1

Komanda nustatė, kad didesnė erdvinė skiriamoji geba vaizduojant elektrono padėtį pasiekiama laiko tikslumo sąskaita, ir atvirkščiai. Ši pusiausvyra atspindi tai, ką tyrėjai vadina „erdvėlaikio riba“ – apribojimą, besiskiriantį nuo gerai žinomo Heizenbergo neapibrėžtumo principo, kuris reguliuoja padėtį ir impulsą. Vietoj to, naujai patvirtinta riba taikoma padėčiai ir laikui, atskleidžiant vidinę kvantinės mechanikos elektronų banginių funkcijų savybę.idw-online+1

Kaip tai buvo atlikta

Tyrėjai naudojo šviesos bangomis valdomą skenuojančią tunelinę mikroskopiją, kurioje naudojami pavieniai terahercų ir vidutinės infraraudonosios šviesos ciklai, siekiant ištirti tuneliuojančius elektronus su subangstremine erdvine skiriamąja geba ir atosekundiniu laiko tikslumu. Po sužadinimo buvo stebimi elektronai, tuneliuojantys per mikroskopo jungtį, ir komanda sekė jų vidinį kvantinį judėjimą masteliais, kur erdvėlaikio riba tampa akivaizdi.nature+1

Straipsnyje, pavadintame „Elektronų sekimas erdvėlaikio riboje“, nurodyti autoriai: K. Richter, F. J. Giessibl, F. P. Bonafé, M. A. Huber, A. Rubio, J. Repp ir R. Huber.idw-online

Poveikis kvantinėms technologijoms

Šios išvados turi pasekmių būsimų kvantinių technologijų plėtrai. Nustatydamas išmatuojamą ribą to, ką galima žinoti apie elektrono elgseną erdvėje ir laike, šis darbas suteikia pagrindą suprasti elektronų tuneliavimo dinamiką pačiu fundamentaliausiu lygmeniu. Tai galėtų padėti kuriant kvantinius įrenginius, kurie remiasi tiksliai kontroliuojamu elektronų elgesiu atominiu mastu.