Физики впервые получили левитоны

Возбуждение в проводнике, соответствующее левитону
Иллюстрация J. Dubois et al.

Физики из Франции и Швейцарии впервые получили на практике левитоны - квазичастицы, названные в честь выходца из России Леонида Левитова. Статья ученых появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит Nature News.

В своих работах 1996-2006 годов Леонид Левитов предсказал, что приложение переменного тока к наноцепи способно создавать сложное квантовое состояние. Как следствие, возникает множество возбужденных электронов и дырок. При этом, если переменный ток подобрать нужным образом, то появляется один единственный возбужденный электрон. Полученная таким образом квазичастица, напоминающая, по словам ученых, стоячую волну солитон, получила название левитон.

В рамках новой работы ученым удалось получить такой возбужденный электрон на практике. Для этого они использовали два контакта, соединенных тонким проводящим каналом. Вся эта система была охлаждена до 35 милликельвин. По построенной сети пускались электрические импульсы с частотой порядка нескольких десятков гигагерц. Каждый такой импульс приводил к образованию левитона. Кроме получения и непосредственной регистрации квазичастиц ученые провели с ними несколько опытов.

По словам исследователей, левитоны могут найти самое широкое применение. Во-первых, для их создания не требуется сложных цепей. Это дает им преимущество перед квантовыми точками (фрагмент проводника или полупроводника, носителя зарядов в котором ограничены по всем трем измерениям), которые используются для «производства» отдельных электронов.

Кроме этого левитоны могут использоваться в качестве переносчика информации в квантовых твердотельных компьютерах. В настоящее время неясно, как именно с физической точки зрения будет выглядеть квантовый компьютер, поэтому такого рода открытия важны для развития индустрии квантовых вычислений в целом.

Наконец, техника, похожая на использованную в работе, может быть применена к газу. В результате такого применения должны возникнуть атомы-левитоны.