📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить. Прошу разобрать полностью

Светящаяся точка в вакуумной камере не гаснет, хотя её уже давно перестали подсвечивать. Одиночный ион иттербия, пойманный электрическими полями, застрял в возбуждённом состоянии — как будто электрон внутри него забыл, как вернуться на своё обычное место. Обычно такие состояния живут миллисекунды, а тут счёт идёт на секунды.

Физики из Национального института стандартов и технологий США заставили ион иттербия поглотить свет с длиной волны 377,5 нанометра и перейти в одно из долгоживущих состояний. Чтобы точно засечь момент распада, они держали рядом второй, охлаждающий ион: он забирал лишнее тепло и позволял наблюдать за первым без помех. Оказалось, что одно состояние живёт 0,92 секунды, другое — почти 10 секунд, а третье, похоже, больше 30 секунд. Для сравнения: за 30 секунд свет успевает восемь раз обогнуть Землю.

Такие долгоживущие состояния — находка для квантовых технологий. Их можно использовать как ячейки памяти: записать информацию в ион и не бояться, что она исчезнет через мгновение. А ещё они пригодятся в оптических часах — самых точных приборах, которые отсчитывают время по колебаниям света. Чем дольше живёт состояние, тем точнее можно измерить его энергию. Возможно, именно такие ионы станут сердцем будущих квантовых компьютеров и навигационных систем.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2603.04250

We study the occurrence of long-lived metastable states in the 4f$$^{13}$$5d6s electron configuration of Yb$$^+$$. By optical pumping of a single trapped ion on the $$^2F^\text{o}_{7/2}\rightarrow (7/2,0)_{7/2}$$ transition at 377.5 nm, we prepare a wide range of metastable electronic states. We use a co-trapped control ion to sympathetically cool the spectroscopy ion, allowing us to accurately time its subsequent decay. We record a strong decay signal corresponding to a lifetime of 0.92(8) s, a weaker decay signal with lifetime 9.8(+2.9, -2.0) s, and find evidence for a much longer lifetime, $$>$$ 30 s. We identify the metastable states with these lifetimes qualitatively, and corroborate our results with atomic structure calculations that support the observed lifetimes and decay paths. These long-lived states provide new opportunities in qubit and qudit state detection and optical clocks.