Tutkijat havaitsivat kvanttikietoutumista paljain silmin näkyvässä kiteessä

Fyysikot ovat ensimmäistä kertaa havainneet suoraan korkean asteen kvanttikietoutumista senttimetrin kokoisessa kiteessä — makroskooppisessa, paljain silmin näkyvässä kohteessa — mikä haastaa pitkään vallinneet oletukset siitä, millä mittakaavalla kvanttimekaniikka toimii.

Kesäkuun 15. päivänä Nature Physics -lehdessä julkaistu tutkimus kuvaa, kuinka TU Wienin johtama tiimi yhteistyössä Rice Universityn kanssa käytti kvantti-informaatioteorian viitekehystä, jota kutsutaan kvantti-Fisher-informaatioksi, mitatakseen moniosapuolista kietoutumista ceriumista, palladiumista ja piistä valmistetussa kiteessä. Kidettä luonnehditaan "oudoksi metalliksi", joka on materiaaliluokka, jonka sähköinen käyttäytyminen uhmaa perinteistä ymmärrystä.nature+1

Vähintään yhdeksän kietoutuneen hiukkasen ryhmät

Grenoblessa, Ranskassa sijaitsevassa Institut Laue-Langevinissa tohtorikoulutettava Federico Mazza pommitti kidettä neutroneilla ja analysoi materiaalin vastetta. "Normaalissa materiaalissa odottaisi neutronin siirtävän energiansa yksittäiselle hiukkaselle", Mazza sanoi. "Mutta analysoimalla tietoja kvantti-Fisher-informaation avulla löysimme vasteen, jota ei voida selittää riippumattomien hiukkasten avulla. Sen sijaan se osoittaa, että vähintään yhdeksän kvanttikietoutuneen entiteetin ryhmät toimivat kollektiivisesti."tuwien

Kietoutuminen saavutti huippunsa kvanttikriittisessä pisteessä — kynnyksellä, jossa materiaali siirtyy kahden kvanttivaiheen välillä — mikä tarjoaa suoran todisteen siitä, että kvanttikorrelaatiot voimistuvat tällä rajalla.research+1

Silta kvantti-informaation ja kiinteän olomuodon fysiikan välillä

Teoreettinen perusta pohjautuu Innsbruckin kvanttifyysikko Peter Zoller ja hänen tiiminsä työhön, joka osoitti, että kvantti-Fisher-informaatio voi paljastaa kietoutumisen suurissa monen kappaleen järjestelmissä. "Riippumattomien hiukkasten kokoelmassa vaste on rajoitettu, koska jokainen hiukkanen vaikuttaa omillaan", sanoi professori Silke Bühler-Paschen TU Wienin kiinteän olomuodon fysiikan instituutista. "Kuitenkin, jos hiukkaset ovat kietoutuneita, koko järjestelmä voi reagoida voimakkaammin kuin yksittäisten osiensa summa."tuwien

Fakher Assaad Würzburgin yliopistosta, työn johtava teoreetikko, sanoi, että löydökset ulottuvat yksittäistä materiaalia pidemmälle. "Voimakas kietoutuminen näyttää liittyvän suoraan outojen metallien epätavalliseen käyttäytymiseen", hän sanoi.tuwien

Kohti kvanttiteknologioita

Tutkimus rakentuu TU Wienin ja Rice Universityn vuoden 2025 yhteistyölle, jossa havaittiin, että sähkövirta kulkee outojen metallien läpi epätavallisen hiljaisella tavalla. Äskettäin mitattu kietoutuminen tarjoaa mahdollisen selityksen: hiukkaset koordinoituvat kollektiivisesti vaimentaakseen virran vaihteluita.tuwien

Bühler-Paschen sanoi, että tiimin seuraava tavoite on tutkia, voisivatko oudot metallit löytää sovelluksia kvanttiteknologioissa, erityisesti kvanttimetrologian korkean tarkkuuden mittauksissa.tuwien