Ион, который замер на полминуты экспресс

Оригинал: "Long-lived metastable states in the 4f$$^{13}$$5d6s configuration of Yb$$^+$$"
arXiv:2603.04250 · 2026-03-04 · CC BY 4.0 · 1 мин
Один-единственный ион иттербия задерживается в возбуждённом состоянии дольше, чем длится рекламная пауза.

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.

Обычные возбуждённые состояния атомов живут миллиардные доли секунды. Здесь же электрон застревает на десятки секунд — как будто его удерживает невидимая полка.

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.

Ион иттербия в ловушке виден невооружённым глазом: он рассеивает лазерный свет, как крошечная звезда.

В сериале «Пространство» квантовые компьютеры на ионах в ловушках управляют кораблями и станциями.

Понятия
метастабильное состояние твердотельный аккумулятор время жизни секунда период полураспада время жизни кубита бистабильность ложный вакуум постоянная распада состояния переноса заряда распад ложного вакуума