Квантовое безтрениевое движение — это перемещение частиц без диссипации энергии в квантовых системах.Квантовое безтрениевое движение относится к перемещению частиц в квантовой системе без диссипации энергии — явлению, которое противоречит классическим представлениям о трении. В повседневном опыте движущиеся объекты замедляются из-за взаимодействия с окружающей средой, но в определённых квантовых режимах частицы могут скользить бесконечно долго, не теряя энергию. Такое поведение возникает из-за волновой природы квантовых частиц и дискретных энергетических уровней, доступных им, что позволяет избегать каналов рассеяния, которые обычно вызывают сопротивление.
Концепция уходит корнями в теорию сверхтекучести, разработанную в 1930-х годах Петром Капицей, Джоном Алленом и Доном Мизенером, с теоретическими основами, заложенными Львом Ландау. Сам термин «квантовое безтрениевое движение» является современным описанием этого явления в более широком квантовом контексте.
В квантовой системе частицы занимают дискретные энергетические состояния. Трение обычно возникает, когда движущаяся частица возбуждает окружающие степени свободы, передавая им энергию. Однако, когда энергетический спектр системы имеет щель — то есть отсутствуют низкоэнергетические возбуждения, — частица не может терять энергию и движется без диссипации. Это аналогично сверхтекучей жидкости, где атомы текут без вязкости, потому что энергетическая стоимость создания возбуждений слишком высока.
Этот принцип лежит в основе таких технологий, как сверхпроводящие квантовые интерферометры (СКВИДы) и кубиты квантовых компьютеров, где поддержание когерентных квантовых состояний без потери энергии необходимо для надёжной работы.
В сверхтекучей жидкости атомы могут течь через мельчайшие трещины и поры без какого-либо сопротивления, даже поднимаясь по стенкам сосуда благодаря квантовым эффектам.
