С помощью квантового терагерцового спектроскопа ученые рассмотрели в сверхтоках неожиданные вещи, нарушающие симметрию и невозможные с точки зрения классической физики. В будущем эти открытия сулят очередной эволюционный скачок в вычислительной технике и связи.

Физики из Университета штата Айова изучали действие импульсов света при терагерцовых частотах — это триллионы импульсов в секунду — на ускорение пар электронов, так называемых куперовских пар, внутри сверхтоков. Им удалось проследить за движением света, который излучали ускоренные пары электронов, и обнаружить «световое излучение второй гармоники» или свет с частотой, в два раза превышающей частоту входящего света, который разгонял эти электроны, пишет Phys.org.

«Это терагерцовое излучение второй гармоники не должно быть возможно в сверхпроводниках, — сказал профессор Ван Цзиган, руководитель научной группы. — Это противоречит здравому смыслу».

Открытие профессора Вана было бы невозможно без квантовой терагерцовой спектроскопии, способной визуализировать и направлять электроны. Аппарат использует вспышки лазера для ускорения сверхтоков и достижения новых квантовых состояний вещества.

Этот «невозможный» свет открывает путь к изучению экзотических квантовых феноменов, которые могут лечь в основу многих инноваций. Как современные гигагерцовые транзисторы и беспроводные маршрутизаторы 5G заменили мегагерцовые вакуумные трубки или ламповые передатчики полвека назад, так и квантовые технологии, работающие на новых принципах, позволят добиться революционных технологических прорывов в области вычислительной техники и коммуникации.

«Определение и понимание нарушения симметрии в сверхпроводящих состояниях — это новый рубеж как для фундаментальных открытий в области квантовой физики, так и для практической отрасли квантовой информации. Генерация второй гармоники — это фундаментальное исследование в области симметрии. Оно пригодится для развития будущих стратегий квантовых компьютеров и высокоскоростной электроники с низким потреблением энергии», — сказал профессор Ван.