Teymi undir forystu Caltech staðfestir spár skammtafræðinnar í fyrsta sinn

Alþjóðlegt teymi eðlisfræðinga hefur notað skammtahermi til að fylgjast beint með orkurófi sem spáð er fyrir um í sammóta sviðskenningu í fyrsta sinn. Staðfestir þetta áratuga gamlar kenningarlegar spár um hvernig skammtakerfi hegða sér á krítískum punktum milli reglu og óreiðu. Niðurstöðurnar, sem birtar voru í Nature þann 19. ágúst, voru unnar undir forystu Manuel Endres og Jason Alicea hjá Caltech í samstarfi við rannsakendur í París og München.techexplorist+1

Skammtastiginn mældur

Sammóta sviðskenningar lýsa almennri hegðun sem kemur fram þegar skammtakerfi eru á mörkum skipulags og óreiðu. Þótt þessar kenningar séu undirstöðuatriði í nútíma eðlisfræði, og nái yfir allt frá háorku-agnaeðlisfræði til þéttefnisfræði, höfðu lykilspár þeirra aldrei verið staðfestar beint með tilraunum.techexplorist

Teymið raðaði strontíumatómum í skipulagðar keðjur með ljóspincettum og örvaði þau síðan í Rydberg-ástand þar sem aðlæg atóm eiga í miklum víxlverkunum. Með því að stilla leysistyrk og aðrar breytur nákvæmlega tókst þeim að koma atómkeðjununum á skammtakritíska punkta og notuðu nýja tækni, margra-einda mótunarrófsgreiningu, til að mæla orkustig. Aðferðin virkar þannig að keðjan er hrist með leysipúlsum á mismunandi tíðnum og samhljóma svörun greind, svipað og þegar strokið er um barminn á vínglasi á réttum hraða til að fá skýran tón.techexplorist

„Við endurtókum tilraunina á keðjum með allt að 35 atómum og þrepin komu út eins og spáð var fyrir um í Ising-sammóta sviðskenningunni: rófin féllu saman í einn almennan feril þegar búið var að kvarða þau miðað við stærð,“ sagði Xiangkai Sun, einn af aðalhöfundum rannsóknarinnar.techexplorist

Fulin mynstur og framtíðarhorfur

Þar sem hægt er að stjórna hverju atómi fyrir sig afhjúpuðu rannsakendurnir annað og falið sett af orkustigum sem flokkuðust eftir samhverfu, en það er eitthvað sem ómögulegt er að rannsaka í venjulegum efnum. Þeir stilltu einnig á þríkrítískan Ising-punkt og mældu sérstakt róf hans, þar sem orkuhlutföllin reyndust passa við kenningarlegar spár.caltech+1

„Það er eitt að trúa þessum kenningum, og annað að prófa þær og rannsaka í raun og veru í rannsóknarstofunni,“ sagði Alicea. „Það er dásamlegt að sjá spárnar lifna við“.techexplorist

Aukið traust á skammtahermun

Niðurstaðan kemur á sama tíma og aðrar framfarir í áreiðanleika skammtaherma. Rannsakendur við Tækniháskólann í München og háskólann í Innsbruck, undir forystu Tristan Kraft og Peter Zoller, birtu aðferð í Physical Review X til að setja mælanleg skekkjumörk á niðurstöður skammtaherma. Aðferðin, sem var sýnd á jónagildrukerfi með allt að 51 jón, lærir raunverulega hegðun hermisins af tilraunagögnum og reiknar út hvernig óvissa hefur áhrif á niðurstöður.eurekalert+1

„Skammtahermirinn gefur því ekki bara eitt gildi, heldur niðurstöðu með skekkjumörkum sem mæla nákvæmni hennar,“ sagði Kraft.eurekalert

Teymið hjá Caltech stefnir á að færa rannsóknir sínar úr einvíddum keðjum yfir í tvívíð net. „Í tveimur víddum eru sammóta sviðskenningar miklu minna skildar, svo þetta er spennandi tækifæri,“ sagði Sun.techexplorist