Квантовая Локализация: Как Квантовые Системы Избегают Нагревания

Неожиданный результат исследования, проведенного командой Хансса-Кристофа Негерля из Инсбрукского университета, ставит под сомнение общепринятые представления о теплопередаче в микромире. Ученые продемонстрировали, что в квантовых системах, состоящих из сильно взаимодействующих атомов, охлажденных до сверхнизких температур, теплопередача может быть подавлена.

В эксперименте использовался одномерный квантовый флюид, подвергаемый периодическим импульсам лазерного излучения. Первоначально наблюдалась классическая картина: атомы постепенно поглощали энергию и начинали нагреваться. Однако, после короткого периода, распределение импульсов стабилизировалось, и дальнейшее воздействие лазера больше не приводило к росту кинетической энергии системы.

Система перешла в состояние квантовой локализации – состояние, где квантовая когерентность и запутанность атомов эффективно блокируют тепловое равновесие и диффузию даже при значительной внешней энергии. Этот эффект оказался чрезвычайно хрупким: незначительное внесение случайности в последовательность «пинков» лазером приводило к разрушению локализации, и система вновь начала активно поглощать энергию.

Результаты исследования подчеркивают критическую роль сохранения квантовой когерентности для предотвращения термализации (нагрева) в квантовых системах. Понимание этих механизмов не только расширяет наше представление о фундаментальной физике, но и имеет важное практическое значение для разработки квантовых компьютеров и симуляторов, где контроль над декогеренцией и неконтролируемым нагреванием является ключевой задачей.