То, что охлажденные до сверхнизкой температуры (близкой к абсолютному нулю) атомы вещества будут вести себя весьма странно, было известно давно. Еще в 1924 году в небольшой заметке "Квантовая теория одноатомного идеального газа", основываясь на предложенном индийским физиком Ш. Бозе статистическом методе, А. Эйнштейн показал, что при определенной, очень низкой, температуре возникает довольно странное явление: при дальнейшем понижении температуры все больше частиц переходит в самое низкое квантовое состояние с нулевыми энергией и импульсом. Все они начинают вести себя как одна макроскопическая квантовая частица. Это странное состояние вещества получило название конденсата Бозе-Эйнштейна.

Но прошло 70 лет, прежде чем это состояние вещества было получено в лаборатории. Это сделали в 1995 году Эрик Корнелл с сотрудниками в Национальном институте стандартов и технологии (NIST), за что в прошлом году были удостоены почетной Нобелевской премии ("КВ" № 42, 44, 2001).

Одним из свойств конденсата является сверхтекучесть, поскольку между атомами отсутствует всякое трение. Однако странности сверххолодных атомов на этом не заканчиваются, о чем свидетельствует недавно сделанное новое открытие Маркуса Грейнера и его коллег из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене. Им удалось заставить частицы конденсата рубидия перейти в абсолютно новое состояние - структурированной текучести (patterned fluid), о чем недавно было сообщено в журнале Nature (Vol. 415, P. 39-44, 2002). Ученые размещали квантовый газ в оптическую решетку, т.е. трехмерную интерференционную картину, создаваемую лучами нескольких лазеров. При малой интенсивности излучения атомы конденсата продолжают двигаться свободно, и состояние сверхтекучести не разрушается. Но как только исследователи повысили мощность излучения, т. е. сделали разницу между энергетическими пиками и впадинами значительной, атомы рубидия перестали вести себя свободно и захватывались впадинами, будучи не в состоянии преодолеть энергетические пики. Структурно вещество напоминает строение твердого тела, только расстояния между атомами в нем в 10000 раз большее. Понижение интенсивности возвращало квантовый газ в сверхтекучее состояние. Важно, что открытый эффект имеет обратимый характер. А это, как понятно всякому, уже элементарное переключающее устройство - основа компьютера.

Действительно, открытие немецких ученых так и расценивают - как еще один серьезный шаг на пути создания квантового компьютера. "Каждый атом рубидия имеет магнитный момент и, таким образом, имеет два внутренних состояния, которые могут служить в качестве квантового бита", - сказал в своем комментарии события Хенк Т. Стуф из Утрехтского университета (Нидерланды). Оптические решетки с большим количеством атомов рубидия могут обеспечивать память квантового компьютера. А движение двух таких устройств памяти друг относительно друга реализует квантовое вычисление за счет взаимодействия между атомами.

Сергей САНЬКО