Группа Хансса-Кристофа Негерля из Инсбрукского университета обнаружила, что в микромире привычные законы могут не действовать. Они создали одномерный квантовый газ из сильно взаимодействующих атомов, охлажденных почти до абсолютного нуля, и подвергли его периодическим «толчкам» с помощью лазерной решетки. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Обычно считается, что постоянное воздействие извне нагревает систему. Однако в этом эксперименте атомы не разогревались, а их распределение по импульсам стабилизировалось. Это явление называется многотельной динамической локализацией. Оно возникает из-за квантовой когерентности и запутанности, которые препятствуют достижению теплового равновесия и диффузии даже при сильном внешнем воздействии.
Эксперимент показал, что эффект локализации очень хрупкий. Малейшее изменение в последовательности «толчков» приводило к его исчезновению, и система начинала быстро нагреваться. Это подчеркивает важность сохранения квантовой когерентности для предотвращения нагрева в таких условиях.
По мнению авторов, понимание механизмов, позволяющих квантовым системам избегать теплового равновесия, имеет огромное значение не только для фундаментальной науки, но и для создания квантовых симуляторов и компьютеров. В этих устройствах неконтролируемое нагревание и декогеренция — серьезные проблемы, которые нужно решать.