В Оксфорде впервые осуществили новый тип квантового взаимодействия на отдельном ионе.

Физики смогли экспериментально достичь четвёртого порядка квантового сжатия, который ранее считался недостижимым. Квантовые гармонические осцилляторы представляют собой фундаментальные системы, которые можно наблюдать в колебаниях света, молекул и даже отдельных атомов. Управление их состояниями играет важную роль в развитии квантовых сенсоров и вычислительных технологий. Одним из ключевых методов является квантовое сжатие, позволяющее уменьшить неопределённость одной величины, например, положения, за счёт увеличения другой, такой как импульс. Этот метод уже используется в детекторах гравитационных волн, таких как LIGO.

До настоящего времени в экспериментах удавалось реализовать только обычное квантовое сжатие. Физики долгое время стремились достичь более сложных режимов, таких как трисквизинг и квадсквизинг, которые представляют собой третий и четвёртый порядок сжатия. Эти режимы обещают более мощные и тонкие квантовые эффекты, но их реализация оставалась недостижимой из-за слабости и нестабильности.

Команда из Оксфордского университета впервые смогла реализовать сжатие четвёртого порядка на одиночном ионе, применив две точно настроенные силы, действующие одновременно. Этот подход основан на принципе некоммутативности, согласно которому в квантовом мире порядок операций имеет значение, и совместное действие сил приводит к синергетическому эффекту, значительно превосходящему сумму отдельных сил.

Эксперимент позволил переключаться между обычным сжатием, трисквизингом и квадсквизингом, причём четвёртый порядок был достигнут более чем в 100 раз быстрее, чем ожидалось при использовании классических методов. Это стало возможным благодаря точной настройке частот, фаз и интенсивностей воздействий на ион. По словам руководителя эксперимента, Оаны Бэзэван, данный результат не только демонстрирует создание нового квантового состояния, но и открывает путь к инженерии ранее недостижимых взаимодействий. Это открытие может привести к более точным квантовым симуляциям, новым типам квантовых сенсоров и развитию квантовых вычислений.

Источник