Ключевой квантовый эффект стандарта вольта впервые визуализирован с помощью ультрахолодных атомов 13.12.2025 43 Немецкие физики впервые визуализировали фундаментальные квантовые процессы, лежащие в основе современного стандарта вольта. Исследователи из Рейнско-Вестфальского технического университета (RPTU) воссоздали ключевой твердотельный квантовый эффект, используя облака ультрахолодных атомов, что позволило непосредственно наблюдать ранее скрытые явления. Эффект Джозефсона, позволяющий току без сопротивления протекать через изолирующий барьер, является основой квантовых компьютеров, прецизионных стандартов напряжения и чувствительных медицинских приборов. Однако микроскопические процессы внутри джозефсоновского перехода, такие как диссипация энергии и формирование возбуждений, оставались практически недоступны для прямого наблюдения в твердотельных сверхпроводниках. Чтобы преодолеть это ограничение, команда под руководством профессора Хервига Отта применила метод квантового моделирования. Вместо электронов в сверхпроводнике учёные использовали конденсаты Бозе-Эйнштейна — ультрахолодные газовые облака, где атомы ведут себя как единая квантовая волна. Два таких конденсата были разделены оптическим барьером из сфокусированного лазерного луча, создав атомный аналог джозефсоновского перехода. Для имитации воздействия микроволнового излучения, применяемого в традиционных экспериментах, физики периодически колебали лазерный барьер. Это движение вызвало ток атомов между конденсатами. Измеряя разность химических потенциалов — атомный эквивалент напряжения, — исследователи обнаружили чёткие «ступени Шапиро». Эти плато на вольт-амперной характеристике настолько стабильны, что легли в основу мирового стандарта вольта, но ранее наблюдались только в сверхпроводящих системах. Профессор Отт отметил, что успех эксперимента демонстрирует универсальность ступеней Шапиро, подтверждая, что их физика зависит лишь от фундаментальных констант и частоты внешнего воздействия, а не от конкретной природы частиц. Это открытие строит мосты между квантовыми мирами электронов и атомов. Более того, атомные системы делают квантовое поведение видимым, предлагая новую мощную платформу для изучения диссипации, когерентности и неравновесной квантовой динамики. Хотя текущая установка представляет собой упрощённую модель и не воспроизводит всей сложности реальных электронных цепей, работа открывает путь к новым методам исследования и контроля квантовых явлений. Следующей целью учёных является соединение нескольких атомных джозефсоновских переходов для создания полноценных атомных цепей — перспективного направления атомтроники. Такие системы могут стать испытательными стендами для будущих квантовых технологий и позволят глубже понять работу электронных компонентов на микроскопическом уровне. Исследование Source: https://new-science.ru/kljuchevoj-kvantovyj-effekt-standarta-volta-vpervye-vizualizirovan-s-pomoshhju-ultraholodnyh-atomov/