Полярная молекула похожа на крошечную гантель с разными зарядами на концах. Обычно такие частицы быстро слипаются или разлетаются при встрече — слишком сильны электрические силы. Но авторы работы нашли способ превратить эту агрессивность в управляемую игру.
Они взяли два самых нижних энергетических уровня колебаний молекулы (v=0 и v=1) и объявили их состояниями псевдоспина — квантового аналога волчка, который может быть направлен «вверх» или «вниз». Затем на молекулы надели двойной микроволновый «щит»: излучение на двух частотах окутывает оба состояния, гасит опасные сближения и запрещает тройные столкновения. Потери частиц падают в сотни раз.
В обычном газе такая система позволит наблюдать странствия магнитных возбуждений и рождение квантовых капель с вихревыми спиновыми узорами. Если же расставить молекулы по ячейкам оптической решётки (своего рода световой кристаллической решётки), получится воплотить расширенные модели Хаббарда и t–Jz. Это рабочие лошадки физики твёрдого тела, описывающие поведение электронов в материалах. Теперь их можно будет изучать напрямую, двигая молекулы лазерным пинцетом.
Полярные молекулы могут взаимодействовать на расстоянии, в сто раз превышающем их собственный размер — примерно как два человека, перебрасывающиеся мячом через футбольное поле.