Исследователи из Университета Хиросимы представили новаторский метод, позволяющий с высокой точностью детектировать эффект Унру — явление на стыке теории относительности и квантовой механики. Эта разработка, опубликованная 23 июля 2025 года в журнале Physical Review Letters, открывает новые горизонты для изучения фундаментальной физики и создания передовых технологий.
Эффект Унру предсказывает, что наблюдатель, движущийся с постоянным ускорением, воспринимает вакуум как тепловой резервуар. Экспериментальное подтверждение этого эффекта долгое время было затруднительным из-за необходимости чрезвычайно высоких ускорений, порядка 10^20 м/с², что практически недостижимо для современных технологий. Чтобы преодолеть это препятствие, команда из Университета Хиросимы предложила использовать циркулярное движение метастабильных пар флюксон-антифлюксон в связанных кольцевых джозефсоновских переходах.
Достижения в области сверхпроводящей микрофабрикации позволили создать схемы с чрезвычайно малыми радиусами, обеспечивающие высокие эффективные ускорения и генерирующие температуру Унру в несколько кельвинов — достаточно высокую для экспериментального обнаружения. В предложенной установке «квантовое тепло», индуцированное циркулярным ускорением, вызывает флуктуации, которые приводят к расщеплению метастабильных пар флюксон-антифлюксон. Это расщепление проявляется в виде четкого макроскопического скачка напряжения в сверхпроводящей цепи, что служит прямым и измеримым свидетельством присутствия эффекта Унру.
Статистический анализ распределения этих скачков напряжения позволяет с высокой точностью измерять температуру Унру. Эта работа имеет значительный потенциал для развития технологий квантового зондирования. Квантовые сенсоры, использующие свойства квантовых систем, способны измерять физические величины с беспрецедентной чувствительностью и точностью, находя применение в медицине, навигации, материаловедении и других областях. Разработка метода обнаружения эффекта Унру может способствовать созданию новых поколений сверхчувствительных датчиков.
Команда планирует провести детальный анализ процессов распада пар флюксон-антифлюксон, включая исследование роли макроскопического квантового туннелирования. Понимание этих механизмов распада имеет решающее значение для уточнения экспериментального обнаружения эффекта Унру. Исследователи также стремятся изучить потенциальные связи этого явления с другими квантовыми полями, что может внести существенный вклад в поиск единой теории всех физических законов. Это достижение не только открывает новые пути в фундаментальной физике, но и вдохновляет на дальнейшее исследование истинной природы пространства-времени и квантовой реальности, потенциально объединяя теорию относительности и квантовую механику.