Физики нашли неожиданно простой способ защитить квантовые системы от потери информации — одну из главных проблем в создании надежных технологий будущего. Оказалось, достаточно осветить атомы лазером с точно подобранной частотой, чтобы их спины оставались синхронизированными, даже когда они сталкиваются друг с другом или со стенками контейнера.

Раньше для этого требовались сложные магнитные экраны и сверхнизкие поля. Теперь же луч света сам выравнивает энергетические уровни атомов, не давая их спинам «рассыпаться». В экспериментах с цезиевым паром время когерентности увеличилось в десять раз, а чувствительность к магнитным полям выросла.

Группа ученых из Еврейского университета в Иерусалиме и Корнелла показала, что такой подход работает даже в теплой среде, без экстремального охлаждения. Это открывает дорогу для компактных квантовых сенсоров, сверхточных компасов и систем хранения данных.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Как это работает

Представьте сотни волчков в коробке. Если их не контролировать, они быстро собьют друг друга.

Но если подсветить их особым образом, они начнут вращаться синхронно, несмотря на толчки.

Где пригодится

• Медицинская диагностика (например, сканеры мозговой активности).
• Навигация без GPS.
• Квантовые компьютеры.

Теперь мы можем удерживать спины в согласии даже в жестких условиях, — говорят исследователи.

Метод может перевернуть магнитную спектроскопию: упростит обнаружение слабых полей в геологии (поиск полезных ископаемых) и медицине (ранняя диагностика опухолей). Также он сделает квантовые часы стабильнее — это критично для телекоммуникаций и спутников. Главный плюс — отказ от громоздкого оборудования: теперь высокоточные измерения возможны даже в полевых условиях.

Исследование проверено только на цезии при комнатной температуре. Неясно, будет ли метод работать с другими элементами (например, рубидием, популярным в квантовых схемах) или в вакууме. Кроме того, лазерная настройка требует ювелирной точности — малейший сдвиг частоты может разрушить эффект.

Ранее мы разбирались, как работает квантовый интернет.