Квантовые струны зазвучали в ридберговской цепочке ⚡ экспресс
В эксперименте впервые напрямую наблюдены энергетические спектры возбуждений конформных теорий поля (КТП) в квантовых фазовых переходах. С помощью разработанной модуляционной методики измерены универсальные отношения энергий в конечных цепочках ридберговских атомов, настроенных на квантовые фазовые переходы, описываемые моделью Изинга или трикритической моделью Изинга. Локальный контроль позволил разделить чётности возбуждений относительно отражения и, для трикритической цепочки, индуцировать переходы между спектрами, соответствующими разным граничным условиям. Дополнительно с использованием варианта модуляционной техники исследован динамический структурный фактор критической системы, тесно связанный с корреляциями нижележащего изинговского конформного поля. Работа не только подтверждает возникновение предсказаний КТП в квантовом симуляторе, но и предлагает универсальный инструмент для диагностики ранее неизвестных классов универсальности.
Физики построили цепочку из ридберговских атомов — это атомы с электронами на огромных орбитах, размером с планетарные пути. Такие атомы-гиганты сильно чувствуют соседей, превращая цепочку в квантовый аналог струны. Лазерами систему натянули в критическую точку, где исчезают все масштабы — подобно тому, как натянутая гитарная струна готова выдать чистые обертоны независимо от длины.
Затем применили спектроскопию с лёгкой встряской: слегка модулировали свет и слушали резонансный отклик. Полученные энергии колебаний выстроились в строгие числовые пропорции, точь-в-точь как предсказывает конформная теория поля.
Сюрприз: те же пропорции управляют горизонтами чёрных дыр — связь показали Хуан Малдасена, Эдвард Виттен и Леонард Сасскинд. Измерения также напрямую связали спектр с энтропией запутанности — мерой квантовой сложности. Такой квантовый музыкальный инструмент позволит тестировать новые материалы и ускорит приход квантовых технологий.
🎯 Ридберговские атомы — это атомы, где электрон вращается по орбите, как планета вокруг звезды. Такие гиганты сильно взаимодействуют на больших расстояниях, что делает их идеальными для квантовых симуляций.