Новости физики в Интернете


Теория высокотемпературной сверхпроводимости

Теория Бардина-Купера-Шриффера (БКШ) успешно объясняет сверхпроводимость простых металлов, однако в её рамках не удаётся пока описать высокотемпературные сверхпроводники-купраты. Исследователи из Иллинойского университета в Урбане-Шампейне (США) P.W. Phillips, L. Yeo и E.W. Huang разработали новую теорию [1], объясняющую на микроуровне сверхпроводимость купратов. Купраты относятся к изоляторам Мотта с допированием. Авторы применили для их описания модель Hatsugai–Kohmoto, являющуюся модификацией модели Хаббарда, и нашли новые точные решения. Был идентифицирован механизм, играющий роль куперовского спаривания в теории БКШ, и обнаружена неустойчивость, соответствующая сверхпродящему состоянию. Показано, что отношение температуры перехода к энергетической щели больше, а плотность сверхтекучей компоненты меньше, чем в теории БКШ. Модель также объясняет наблюдаемое в эксперименте повышенное поглощение купратами излучения на низких частотах. Обсуждение некоторых моделей высокотемпературных сверхпроводников см. в [2-4]. [1] Phillips P W, Yeo L, Huang E W Nature Physics, онлайн-публикация от 27 июля 2020 г. [2] Изюмов Ю А, Плакида Н М, Скрябин Ю Н УФН 159 621 (1989); Izyumov Yu A, Plakida N M, Skryabin Yu N Sov. Phys. Usp. 32 1060 (1989) [3] Максимов Е Г УФН 170 1033 (2000); Maksimov E G Phys. Usp. 43 965 (2000) [4] Вальков В В и др. УФН 191, принята к публикации (2020); Val’kov V V et al. Phys. Usp. 64, accepted (2020)

Магнитные солитоны

G. Lamporesi (Университет Тренто и Институт фундаментальной физики и прикладных исследований Тренто (Италия)) и его коллеги изучили магнитные солитоны в конденсате Бозе – Эйнштейна [5]. Атомы 23Na в гибридной ловушке с помощью микроволновых импульсов переводились в смесь компонент с противоположными направлениями спина. Затем путём возмущения потенциала с краю ловушки создавались движущиеся магнитные солитоны, в которых фаза намагниченности дважды изменялась на π. Была исследована бездиссипативная динамика солитонов, в том числе их колебания. Также наблюдались парные столкновения солитонов с одинаковой и противоположной намагниченностью. Результаты измерений хорошо соответствуют теоретическому описанию, представленному в работе [6]. Независимое наблюдение магнитных солитонов выполнено также в работе [7]. О солитонах в ультрахолодных газах см. в [8]. [5] Farolfi A et al. Phys. Rev. Lett. 125 030401 (2020); [6] Qu C, Pitaevskii L P, Stringari S Phys. Rev. Lett. 116 160402 (2016) [7] Chai X et al. Phys. Rev. Lett. 125 030402 (2020) [8] Питаевский Л П УФН 186 1127 (2016); Pitaevskii L P Phys. Usp. 59 1028 (2016)

Локальный характер эффекта Ааронова – Бома

Эффект Ааронова – Бома обычно рассматривается как пример нелокального явления: заряд приобретает фазу при обходе соленоида, пролетая через область с нулевым электромагнитным полем. Однако C. Marletto и V. Vedral (Оксфордский университет (Великобритания), Национальный университет Сингапура и Институт научного обмена (Италия)) установили [9], что при последовательном квантовомеханическом рассмотрении набор фазы имеет локальный характер, т.е. фаза набирается от точки к точке по мере движения частицы. Развивая подход, предложенный в [10], они показали, что необходимо квантовать как движение заряда, так и электромагнитное поле соленоида. Квантованное поле уже не будет равно нулю вне соленоида (нулевое лишь его среднее ожидание), поэтому заряд взаимодействует с фотонами и набирает квантовую фазу постепенно. Также предложена идея эксперимента, в котором можно проверить полученный в работе вывод с помощью квантовой томографии состояния заряда. [9] Marletto C, Vedral V Phys. Rev. Lett. 125 040401 (2020) [10] Vaidman L Phys. Rev. A 86 040101(R) (2012)

Обратная квантовая эволюция

Ранее в эксперименте с простейшим квантовым компьютером уже было продемонстрировано обращение по времени квантовой эволюции [11]. А.В. Лебедев (МФТИ) и В.М. Винокур (Аргоннская национальная лаборатория и Чикагский университет (США)) в своей теоретической работе [12] описали метод, позволяющий вызвать обратную эволюцию системы, даже не зная её начального состояния, которое может быть смешанным квантовым состоянием. Для этого необходимо создать вторую систему, описываемую тем же гамильтонианом, и одновременно с квантовыми операциями над исследуемой системой выполнять определённые операции над вспомогательной. Термализация системы в конце эволюции вызывает обратную последовательность квантовых переходов и переводит систему в состояние с той же матрицей плотности, что была вначале. [11] Lesovik G B, Sadovskyy I A, Suslov M V, Lebedev A V, Vinokur V M Sci. Rep. 9 4396 (2019) [12] Lebedev A V, Vinokur V M Communications Physics 3 129 (2020)

Восстановление квантовой информации

Исследователи из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) B. Yan и N.A. Sinitsyn разработали новый метод восстановления квантовой информации, которая была повреждена при измерении [13]. Для этого нужно знать определённые корреляторы, взятые в различные моменты времени, а также вызвать обратную эволюцию системы. Частичное моделирование этого алгоритма на 5-кубитовом квантовом процессоре IBM показало, что при его выполнении декогеренция остаётся на низком уровне. Благодаря тому что локальное повреждение квантовой информации не приводит к катастрофическому нарастанию повреждения (в квантовой области отсутствует «эффект бабочки»), повреждённая квантовая информация в значительном мере поддаётся восстановлению. [13] Yan B, Sinitsyn N A Phys. Rev. Lett. 125 040605 (2020)

Первичная чёрная дыра в Солнечной системе?

Недавно в движении ледяных тел на расстоянии 300-1000 а.е. от Солнца были отмечены аномалии, которые можно объяснить наличием там 9-й планеты с массой 5-15 масс Земли. Одновременно телескопом OGLE наблюдаются события микролинзирования, которые могли быть вызваны компактными объектами с массами 0,5-20 масс Земли. Эти объекты могут быть планетами, свободно летающими в межзвёздном пространстве. J. Scholtz (Даремский университет, Великобритания) и J. Unwin (Иллинойсский университет в Чикаго, США) высказали альтернативную гипотезу [14], что в обоих случаях компактными объектами являются не планеты, а первичные чёрные дыры (ПЧД). Авторы показали, что захват ПЧД в солнечную систему, если они существуют в количестве, которое даёт OGLE, является столь же вероятным, как и захват планеты. В этом случае на окраине Солнечной системы может находиться не 9-я планета, а ПЧД. Такую ПЧД можно обнаружить по аннигиляции частиц тёмной материи, которые должны формировать вокруг ПЧД плотный сгусток. О ПЧД см. в [15]. [14] Scholtz J, Unwin J Phys. Rev. Lett. 125 051103 (2020); [15] Долгов А Д УФН 188 121 (2018); Dolgov A D Phys. Usp. 61 115 (2018)

Новостной канал

Новости физики в Интернете — раздел журнала Успехи физических наук, ежемесячно публикующего обзоры современного состояния наиболее актуальных проблем физики и смежных с нею наук. В данном обзоре новостей представлены последние открытия в физике и астрофизике.

Постоянный ведущий — Ю.Н. Ерошенко.

Материалы подготовлены на основе электронных препринтов и бюллетеней.

Физические ресурсы Рунета

© Успехи физических наук, 1918–2020
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение