W laboratorium Uniwersytetu w Stuttgarcie atomy, które w zwykłym stanie nie przekraczają rozmiarów drobinki kurzu, nagle stały się gigantami. Ich orbity elektronowe osiągnęły średnicę 1,1 mikrometra — dziesięć tysięcy razy większą niż w przypadku zwykłych atomów. Właśnie takie „napęczniałe” atomy Rydberga pozwoliły fizykom jednocześnie pobić trzy światowe rekordy.
Kluczem do sukcesu jest przejście do kołowych stanów Rydberga w temperaturze pokojowej. Wcześniej ochrona przed promieniowaniem cieplnym wymagała chłodzenia ciekłym helem. Zespół pod kierownictwem profesora Tilmana Pfaua i doktora Floriana Meinerta osłonił atomy przed promieniowaniem ciała doskonale czarnego i osiągnął czas życia 11 milisekund — dwadzieścia razy dłuższy niż poprzednie wyniki. Jednocześnie badacze odnotowali rekordowy czas przechowywania w pęsetach optycznych — 133 milisekundy.
Atomy Rydberga oddziałują na odległość pięciu mikrometrów — ogromnego dystansu w skali atomowej. Pozwala to ustawiać je w uporządkowane matryce i precyzyjnie kontrolować oddziaływania, co ma kluczowe znaczenie dla symulatorów kwantowych. Neutralne atomy w pęsetach optycznych są już uważane za jedną z najbardziej obiecujących platform dla skalowalnych urządzeń kwantowych.
Osiągnięcie to jest ważne nie tylko dla nauki podstawowej. Długi czas przechowywania informacji kwantowej zmniejsza prawdopodobieństwo błędów podczas obliczeń, a praca w temperaturze pokojowej usuwa główną barierę na drodze do praktycznego zastosowania. Badacze podkreślają, że ich metoda opiera się na idei fizycznej z lat 1980, ale zaadaptowanej do współczesnych platform kwantowych.
W najbliższych latach zespół planuje stworzyć na tej podstawie potężniejsze symulatory kwantowe, komputery i precyzyjne czujniki. Publikacja w Nature Communications potwierdza: trzy rekordy to nie przypadek, lecz systemowy przełom, przybliżający erę niezawodnych technologii kwantowych.
