Dynamika kwantowa systemów atomowych i molekularnych
Atomy wzbudzone do wysokich stanów rydbergowskich były przedmiotem badań prowadzonych w ramach finansowanego ze środków UE projektu DWBQS (Dynamics of weakly bound quantum systems) ze względu na ich unikatowe właściwości kwantowe. Orbity o wysokiej podstawowej liczbie kwantowej mają wymiary przekraczające rozmiar pozostałego rdzenia jonowego, przez co atomy rydbergowskie są bardzo duże, wysoce reaktywne i podatne na kolizje i działanie pól zewnętrznych. Stany i systemy rydbergowskie są przedmiotem coraz większej liczby eksperymentów, mających na celu wyjaśnienie nowych faz kwantowych oraz zbiorczych właściwości systemów wielociałowych. W ramach projektu DWBQS naukowcy badali mechanizmy przenoszenia i rozpadu we wzbudzonych systemach atomowych i molekularnych poprzez zderzenia fotonów i cząstek. Wykorzystując pola laserowe i wywołując zderzenia między jonami, naukowcy badali splątanie kwantowe, nazwane przez Alberta Einsteina "upiornym działaniem na odległość". Splątanie kwantowe to niezwykłe zjawisko, zachodzące, gdy dwie cząstki elementarne pozostają ze sobą połączone w taki sposób, że działanie na jednej z nich powoduje zmianę w drugiej, bez względu na dzielącą je odległość. Ponadto naukowcy badali pewną klasę stanów dwuatomowych o dużych odległościach oraz uzyskali wgląd w dynamikę rydbergowskich pakietów falowych. Wzbudzenie ze stanu podstawowego do koherentnej superpozycji wysokich stanów rydbergowskich tworzy elektronowy pakiet falowy. Pakiety falowe w układach autojonizujących (spontanicznie emitujących elektrony) wytworzono przy pomocy perturbacyjnego impulsu lasera. Zbadano też reakcje cząsteczek w stanie podstawowym na działanie szybkich, silnych i zależnych od czasu pól elektromagnetycznych. Analizując dane eksperymentalne, uczeni znaleźli przekonywające dowody dotyczące procesów wieloelektronowych, prowadzących do powstawania stanów autojonizujących w wyniku kolizji o średniej energii. Analizy teoretyczne i eksperymentalne przeprowadzone w ramach projektu DWBQS będą nieocenione dla poznania zjawisk, z których może korzystać kwantowe przetwarzanie informacji. Badania splątania kwantowego skorzystają na ścisłych hipotezach, dostarczających precyzyjnych i nadających się do interpretacji wyników.
Słowa kluczowe
Dynamika kwantowa, wysokie stany rydbergowskie, systemy kwantowe, splątanie kwantowe, kwantowe przetwarzanie informacji
