Usando el equivalente físico de la fotografía estroboscópica que captura cada movimiento de un guepardo en plena carrera, Los investigadores han utilizado espectroscopía ultrarrápida para visualizar electrones interactuando como un estado oculto de la materia en una aleación superconductora.

Se necesita intenso pulsos de fotones de ciclo único (destellos) que golpean la aleación enfriada a una velocidad de terahercios (billones de ciclos por segundo) para activar este estado oculto de la materia modificando las interacciones cuánticas en los niveles atómico y subatómico.

Y luego se necesita una segunda luz de terahercios para activar una cámara ultrarrápida para tomar imágenes del estado de la materia que, cuando se comprende y se sintoniza completamente, algún día podría tener implicaciones para más rápido, sin calor computación cuántica, almacenamiento de información y comunicación.

El descubrimiento de este nuevo esquema de conmutación y fase cuántica oculta estuvo lleno de desafíos conceptuales y técnicos.

Para encontrar nuevos estados de electrones emergentes de la materia más allá de los sólidos, líquidos y gases, Los físicos de la materia condensada de hoy en día ya no pueden confiar plenamente en los lento, métodos de ajuste termodinámico como cambios de temperatura, presiones, composiciones químicas o campos magnéticos, dijo Jigang Wang, profesor de física y astronomía de la Universidad Estatal de Iowa y científico de la facultad en el Laboratorio Ames del Departamento de Energía de EE. UU.

"El gran, La pregunta abierta de qué estado se esconde debajo de la superconductividad es universal, pero mal entendido, ", Dijo Wang." Algunos estados ocultos parecen ser inaccesibles con cualquier método de ajuste termodinámico ".

El nuevo esquema de conmutación cuántica desarrollado por los investigadores (lo llaman ajuste cuántico de luz de terahercios) utiliza pulsos cortos de billonésimas de segundo a una frecuencia de terahercios para bombardear selectivamente, sin calefacción, niobio-estaño superconductor, que a temperaturas ultra frías puede conducir la electricidad sin resistencia. Los destellos cambian repentinamente el compuesto modelo a un estado oculto de materia.

La revista científica Materiales de la naturaleza acaba de publicar un artículo que describe el descubrimiento. Wang es el autor correspondiente. Los autores principales son Xu Yang y Chirag Vaswani, Estudiantes graduados del estado de Iowa en física y astronomía.

En la mayoría de los casos, Los estados exóticos de la materia, como el que se describe en este artículo de investigación, son inestables y de corta duración. En este caso, el estado de la materia es metaestable, lo que significa que no decae a un estado estable por un orden de magnitud más largo que otros, estados transitorios más típicos de la materia.

La rápida velocidad del cambio a un estado cuántico oculto probablemente tenga algo que ver con eso.

"Aquí, la extinción cuántica (cambio) es tan rápido, el sistema está atrapado en una extraña 'meseta' y no sabe cómo regresar, "Dijo Wang." Con este apagado rápido, aún sistema no térmico, no hay un lugar normal al que ir ".

Un desafío pendiente para los investigadores es descubrir cómo controlar y estabilizar aún más el estado oculto y determinar si es adecuado para operaciones de lógica cuántica. Dijo Wang. Eso podría permitir a los investigadores aprovechar el estado oculto para funciones prácticas como la computación cuántica y para pruebas fundamentales de mecánica cuántica extraña.

Todo comienza con el descubrimiento de los investigadores de un nuevo esquema de conmutación cuántica que les da acceso a estados nuevos y ocultos de la materia.

Wang dijo:"Estamos creando y controlando una nueva materia cuántica que no se puede lograr por ningún otro medio".