Вчені з Гарварду та PSI відкрили спосіб стабілізації короткоживучих квантових станів у матеріалах за допомогою надшвидкого лазера.
Квантові матеріали можуть виявляти унікальні властивості, однак вони часто нетривалі, що ускладнює їх практичне застосування. Команда під керівництвом Маттео Мітрано виявила, що спеціальний оптичний імпульс здатен «увімкнути і вимкнути клапан», що дозволяє електронам переміщатися між частинами структури купратної драбини Sr14Cu24O41. Це створює метастабільний стан, який існує у тисячу разів довше, ніж зазвичай, і зберігається навіть після завершення імпульсу.
Цей підхід базується не на зміні структури, а на маніпулюванні електронною симетрією, що забезпечує контроль без ризику фазових переходів. «Ми хотіли з’ясувати, чи існує інший спосіб зафіксувати матеріал у нерівноважному стані за допомогою суто електронних методів», — пояснює Мітрано. Результати стали можливими завдяки унікальному джерелу — рентгенівському лазеру SwissFEL, який дозволяє з високою точністю досліджувати електронну поведінку.
Метод tr-RIXS, застосований на новій кінцевій станції Furka, відкриває прецедент вивчення внутрішніх квантових процесів. Як зазначає Харі Падма, «ми могли спостерігати, як електрони рухалися у своїй внутрішній надшвидкій часовій шкалі», що дозволило зафіксувати новий стан. Це відкриття стало першим пілотним експериментом на Furka, яка вже оновлена для глибшого аналізу.
Проведене дослідження прокладає шлях до розробки оптоелектронних пристроїв нового покоління, які працюють на основі квантових станів, контрольованих світлом. Як підсумовує Елія Раззолі, «кінцева станція та її обладнання вже значно покращилися, і ми будемо продовжувати вдосконалювати їх». Нові відкриття можуть змінити підхід до зберігання інформації, комунікацій та обчислень у квантовій епосі.
