Сверхтвёрдое квантовое состояние впервые получено при комнатной температуре
Международная команда физиков впервые наблюдала сверхтвёрдую фазу материи при температуре вблизи комнатной. В ней одновременно проявляются черты кристалла и сверхтекучей жидкости: структура остаётся упорядоченной, а внутреннее сопротивление течению почти исчезает. Прежние опыты требовали охлаждения почти до абсолютного нуля, теперь же обошлись без него. Об этом сообщает Science XXI.
В проекте участвовали Варшавский университет, Военно-техническая академия Польши, IBM Research Zurich и Французский национальный центр научных исследований. Вместо холодных атомов команда взяла экситон-поляритоны — квазичастицы, соединяющие характеристики света и вещества. Статья вышла в Science Advances.
Экситон-поляритоны рождаются в оптической микрорезонансной камере, где свет активно взаимодействует с веществом. Внутрь камеры поместили жидкий кристалл особой конструкции, а сверху положили слой органического полупроводника. Схема позволила создать квантовое состояние без криогенных установок. Такие микрокамеры могут работать при 60 градусах Цельсия.
Признаки новой фазы искали в излучении образца. После перехода в нужное состояние в свете возникли регулярные яркие полосы — след самопроизвольных периодических колебаний плотности конденсата. С каждым импульсом лазера их положение менялось, что указывало на спонтанное нарушение симметрии и выбор одной из равноправных конфигураций. Кроме того, поляризация излучаемого света менялась по повторяющейся схеме — так называемой спиновой спирали.
Измерения ограничивал короткий срок службы образцов: органический полупроводник постепенно реагировал с жидким кристаллом, поэтому после сборки на опыты оставалось лишь несколько часов. Платформа упрощает изучение необычных квантовых состояний — ей не нужно охлаждение до значений вблизи абсолютного нуля. Оптические свойства устройства можно менять внешним напряжением. Как отмечает ScienceDaily, работа при обычных температурах вместе с электрическим управлением открывает перспективы для фотонных вычислений, нейроморфных ускорителей и высокочувствительных оптических сенсоров.
