Физики из США и Новой Зеландии научились ловить и обращать вспять квантовый скачок между основным и возбужденным состоянием трехуровневого искусственного атома. Для этого ученые следили за сигналом, снимаемым со вспомогательного энергетического уровня атома.

Статья опубликована в Nature, препринт работы выложен на arXiv.org.

В 1913 году Нильс Бор предложил знаменитую модель атомного ядра, в которой электроны двигаются по орбитам фиксированного радиуса и мгновенно перескакивают между орбитами при поглощении и испускании фотонов.

В течение последующих семидесяти лет физики не могли точно сказать, существуют ли квантовые скачки на самом деле. Тем не менее, в 1986 году сразу три группы ученых независимо сообщили [1,2,3] об экспериментальном наблюдении квантовых скачков. Все три группы работали с отдельными ионами бария или ртути, пойманными в радиочастотную ловушку. С тех пор ученые наблюдали квантовые скачки и для ряда других ионов или твердотельных систем (например, NV-центровв алмазе).

Разработанная в конце 1980-х годов теория квантовых траекторий предсказывает два неожиданных результата. Во-первых, в ходе скачка состояние системы эволюционирует непрерывно в течение конечного промежутка времени (а не мгновенно, как считал Бор). Во-вторых, скачку всегда предшествует скрытый период, в течение которого его можно предсказать и предотвратить, послав в систему нужный сигнал.