Vědci detekovali kvantové provázání v krystalu viditelném pouhým okem

Fyzici poprvé přímo detekovali vysoký stupeň kvantového provázání v krystalu o velikosti centimetru – makroskopickém objektu viditelném pouhým okem –, čímž zpochybnili dlouho zastávané předpoklady o měřítku, v němž funguje kvantová mechanika.

Studie publikovaná 15. června v časopise Nature Physics popisuje, jak tým vedený TU Wien ve spolupráci s Rice University použil rámec z teorie kvantové informace zvaný kvantová Fisherova informace k měření vícedílného provázání v krystalu vyrobeném z ceru, palladia a křemíku. Krystal je klasifikován jako „podivný kov“, což je kategorie materiálů, jejichž elektrické chování odporuje konvenčnímu chápání.nature+1

Skupiny nejméně devíti provázaných částic

V institutu Institut Laue-Langevin ve francouzském Grenoblu bombardoval doktorand Federico Mazza krystal neutrony a analyzoval reakci materiálu. „U běžného materiálu by se dalo očekávat, že neutron předá svou energii jednotlivé částici,“ řekl Mazza. „Analýzou dat pomocí kvantové Fisherovy informace jsme však zjistili reakci, kterou nelze vysvětlit pomocí nezávislých částic. Místo toho to naznačuje, že skupiny nejméně devíti kvantově provázaných entit působí kolektivně.“tuwien

Provázání dosáhlo vrcholu v kvantovém kritickém bodě – prahu, při kterém materiál přechází mezi dvěma kvantovými fázemi –, což poskytuje přímý důkaz, že kvantové korelace na této hranici sílí.research+1

Most mezi kvantovou informací a fyzikou pevných látek

Teoretický základ vychází z práce innsbruckého kvantového fyzika Petera Zollera a jeho týmu, kteří ukázali, že kvantová Fisherova informace může odhalit provázání ve velkých systémech mnoha částic. „Pro soubor nezávislých částic je reakce omezená, protože každá částice přispívá sama za sebe,“ uvedla profesorka Silke Bühler-Paschen z Institutu fyziky pevných látek na TU Wien. „Pokud jsou však částice provázané, celý systém může reagovat silněji než součet jeho jednotlivých částí.“tuwien

Fakher Assaad z univerzity ve Würzburgu, hlavní teoretik práce, uvedl, že zjištění přesahují rámec jednoho materiálu. „Silné provázání se zdá být přímo spojeno s neobvyklým chováním podivných kovů,“ řekl.tuwien

Směrem ke kvantovým technologiím

Výzkum navazuje na spolupráci mezi TU Wien a Rice University z roku 2025, která zjistila, že elektrický proud protéká podivnými kovy neobvykle nízkým šumem. Nově naměřené provázání nabízí možné vysvětlení: částice se koordinují kolektivně, aby potlačily kolísání proudu.tuwien

Bühler-Paschen uvedla, že dalším cílem týmu je prozkoumat, zda by podivné kovy mohly najít uplatnění v kvantových technologiích, zejména při vysoce přesných měřeních pro kvantovou metrologii.tuwien