Спустя четыре десятилетия после предложения теории квантовых следов, физики впервые наблюдали это явление. 17 декабря 2024 года команда исследователей опубликовала свои результаты в журнале Nature, что стало значимым событием в области квантовой физики.
Квантовые следы представляют собой предсказуемые пути, по которым могут двигаться электроны, что контрастирует с их типичным хаотичным поведением. Используя углеродные графеновые квантовые точки, ученые смогли захватить и визуализировать электроны, движущиеся по определенным траекториям, подобно тому, как люди создают тропинки в траве, проходя по одному и тому же маршруту.
Электроны проявляют двойственную природу, действуя как частицы и волны, что усложняет их поведение в проводящих материалах. Исторически даже в высококачественных проводниках электроны склонны к хаотичному рассеянию. Открытие квантовых следов предлагает взгляд на более упорядоченный квантовый мир, где электроны могут следовать последовательным путям.
Для достижения этого наблюдения исследователи сосредоточились на электронах Дирака, известных своим энергичным движением, и поместили графеновые квантовые точки в контролируемую среду. Полученные изображения показали, что электроны движутся по траектории, напоминающей цифру восемь, что указывает на уровень предсказуемости, ранее не наблюдавшийся у свободных электронов.
Хотя последствия этого открытия глубокие, исследователи признают, что необходимо провести дополнительные исследования, чтобы понять конкретные условия, приводящие к такому поведению. Они считают, что квантовые следы могут потенциально революционизировать квантовые технологии, хотя практическое применение может занять еще много лет.