Un equipo de investigadores dirigido por el profesor de física de LMU, Immanuel Bloch, ha realizado experimentalmente un sistema cuántico exótico que es resistente a la mezcla por fuerzas periódicas.
Cuando James Bond le pide al barman un Martini ("agitado, no revuelto "), da por sentado que los ingredientes de la bebida son miscibles. Si hiciera el pedido en una barra en el reino cuántico, sin embargo, ¡El agente 007 podría llevarse una sorpresa! Para un equipo de investigación dirigido por los físicos Pranjal Bordia, El profesor Immanuel Bloch (LMU y Max-Planck-Institute for Quantum Optics) y el profesor Michael Knap (TU Munich, Departamento de Física e Instituto de Estudios Avanzados) ha preparado una forma de materia cuántica que es resistente a las sacudidas, una propiedad que dificultaría la vida de los amantes de los cócteles.
De hecho, El problema con la materia cuántica normalmente radica en su propia sensibilidad a la perturbación:la acción de fuerzas oscilatorias incluso débiles suele tener consecuencias drásticas a largo plazo y se espera que altere drásticamente su estado inicial. Por lo tanto, hasta ahora, se había asumido ampliamente que los sistemas cuánticos normalmente deberían ser susceptibles de mezclarse, dado que sacudir inyecta energía en el sistema, y debería hacer que se caliente indefinidamente.
Pero el grupo de Munich ahora ha caracterizado experimentalmente un estado cuántico exótico que no se comporta de esta manera:cuando se somete a una fuerza periódica, sus componentes no se mezclan. Los investigadores primero enfriaron una nube de átomos de potasio a una temperatura extremadamente baja en una cámara de vacío. Luego cargaron los átomos ultrafríos en una red óptica formada por rayos láser de contrapropagación que generan ondas estacionarias. Se puede pensar en una red de este tipo como una red de pozos de energía en los que los átomos pueden quedar atrapados individualmente, como los huevos en un cartón de huevos. "Además, pudimos introducir desorden en la red de una manera controlada alterando aleatoriamente la profundidad de los pozos individuales, "dice Pranjal Bordia, primer autor del nuevo estudio. Con eso se refiere, los átomos de potasio podrían localizarse en áreas especiales de la red, y no se distribuyeron uniformemente dentro de la celosía. Luego, los físicos agitaron la celosía variando periódicamente la intensidad de la luz láser. Pero el sistema resultó ser tan estable que los grupos de átomos localizados no se mezclaron. Los átomos de potasio se agitaron un poco, pero su distribución general en la celosía permaneció intacta.
Los experimentos confirman las predicciones publicadas recientemente relacionadas con una clase específica de sistemas cuánticos en los que el desorden en realidad sirve para localizar partículas cuánticas. Es más, La observación de que este estado cuántico exótico recién descubierto permaneció estable durante un tiempo inesperadamente largo está respaldada por los resultados de simulaciones numéricas de alto rendimiento posteriores. La demostración experimental de este sistema cuántico podría tener consecuencias prácticas para los esfuerzos por desarrollar computadoras cuánticas robustas, y los estudios de estados cuánticos exóticos prometen aportar nuevos conocimientos sobre cuestiones fundamentales de la física teórica.
