Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) обнаружили, что нейтроны — нейтральные элементарные частицы — можно заставить соединяться с квантовыми точками, состоящим из десятков тысяч атомов. Открытие поможет в создании новых типов устройств для квантовой обработки информации, считают ученые.
Нейтроны — элементарные частицы без электрического заряда, которые вместе с протонами составляют ядро атома. Из-за нейтральной природы эти частицы не восприимчивы к электромагнитным силам, которые отвечают за большинство взаимодействий внутри вещества. В атомном ядре нейтроны удерживаются только сильным взаимодействием. Оно чрезвычайно мощным, но работает на очень коротком расстоянии, сопоставимом с размером атома.
До сих пор исследователи не предполагали, что нейтроны могут участвовать во взаимодействиях в более масштабных структурах. Тем не менее теоретический анализ и моделирование показали, что квантовые точки способны захватывать и удерживать нейтроны на расстояниях, превосходящих размеры одного атома, в новом состоянии, которое исследователи назвали искусственной «нейтронной молекулой».
Квантовые точки представляют собой мельчайшие кристаллические частицы. Из-за своего небольшого размера они обладают особыми свойствами, которые определяются квантовой механикой, а не химическим составом материала.
Обычные квантовые точки работают, используя электромагнитный потенциал, генерируемый многочисленными атомами, для захвата электрона. Это расширяет волновую функцию электрона далеко за пределы размера одного атома. А нейтронные квантовые точки, как оказалось, могут расширять границы сильного взаимодействия, улавливать нейтроны и удерживать их на расстоянии до 10 нм.
Открытие нейтронных молекул имеет широкий потенциал применения, добавляют ученые. Например, можно обеспечить беспрецедентный контроль над отдельными нейтронами для более безопасного и эффективного производства энергии. Это также может произвести переворот в квантовых информационных системах, создав устройства в которой ядерные спины и нейтроны функционируют как кубиты.
