Учёные из Венского технического университета (TU Wien) и Института науки и технологий Окинавы (OIST) продемонстрировали первый пример самопроизвольно возникающей сверхизлучающей мазерной генерации, которая не требует внешнего источника возбуждения. В эксперименте квантовые частицы сами организовались так, чтобы долгое время генерировать стабильный и высокоточный микроволновый сигнал — эффект, который раньше считался невозможным.
В основе работы лежит явление сверхизлучения — коллективного испускания излучения квантовыми частицами. В обычных условиях сверхизлучение проявляется как короткая и мощная вспышка: частицы излучают синхронно, усиливая друг друга, но быстро теряют энергию, и процесс прекращается. Считалось, что такие коллективные эффекты неизбежно затухают и не могут поддерживаться длительное время без внешней подпитки.
Однако в новом эксперименте физики обнаружили иной режим. Они связали микроволновую резонаторную полость с плотным ансамблем алмазов, содержащих так называемые NV-центры — атомные дефекты, в которых электронные спины могут использоваться как квантовые состояния. Эти спины взаимодействовали друг с другом и с общим электромагнитным полем внутри резонатора.
