Por primera vez, los investigadores han observado una ruptura en un solo sistema cuántico. La observación, y cómo hicieron la observación, tiene implicaciones potenciales para la física más allá de la comprensión estándar de cómo las partículas cuánticas interactúan para producir materia y permitir que el mundo funcione como lo conocemos.

Los investigadores publicaron sus resultados el 31 de mayo, en el diario Ciencias .

Simetría llamada paridad-tiempo (PT), el término matemático describe las propiedades de un sistema cuántico:la evolución del tiempo para una partícula cuántica, así como si la partícula es par o impar. Si la partícula se mueve hacia adelante o hacia atrás en el tiempo, el estado de rareza o uniformidad permanece igual en el sistema equilibrado. Cuando cambia la paridad, el equilibrio del sistema, la simetría del sistema, se rompe.

Para comprender mejor las interacciones cuánticas y desarrollar dispositivos de próxima generación, los investigadores deben poder controlar la simetría de los sistemas. Si pueden romper la simetría, podrían manipular el estado de giro de las partículas cuánticas a medida que interactúan, resultando en resultados controlados y previstos.

"Nuestro trabajo se trata de ese control cuántico, "dijo Yang Wu, un autor en el artículo y un Ph.D. estudiante del Laboratorio Nacional de Ciencias Físicas de Hefei en el Departamento de Física Moderna y Microescala de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. Wu también es miembro del Laboratorio Clave de Resonancia Magnética a Microescala de la Academia China de Ciencias.

Wu, su Ph.D. el supervisor Rong y sus colegas utilizaron un centro de vacantes de nitrógeno en un diamante como plataforma. El átomo de nitrógeno con un electrón extra, rodeado de átomos de carbono, crea la cápsula perfecta para investigar más a fondo la simetría PT del electrón. El electrón es un sistema de un solo espín, lo que significa que los investigadores pueden manipular todo el sistema simplemente cambiando la evolución del estado de espín del electrón.

A través de lo que Wu y Rong llaman método de dilatación, los investigadores aplicaron un campo magnético al eje del centro de vacantes de nitrógeno, tirando del electrón a un estado de excitabilidad. Luego aplicaron pulsos de microondas oscilantes, cambiando la paridad y la dirección del tiempo del sistema y provocando que se rompa y decaiga con el tiempo.

"Debido a la universalidad de nuestro método de dilatación y la alta capacidad de control de nuestra plataforma, este trabajo allana el camino para estudiar experimentalmente algunos nuevos fenómenos físicos relacionados con la simetría PT, "Dijo Wu.

Los autores correspondientes Jiangfeng Du y Xing Rong, profesores del Laboratorio Nacional de Ciencias Físicas de Hefei en la Microescala y del Departamento de Física Moderna de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, estaban de acuerdo.

"La información extraída de dicha dinámica amplía y profundiza la comprensión de la física cuántica, "dijo Du, quien también es académico de la Academia China de Ciencias. "El trabajo abre la puerta al estudio de la física exótica con sistemas cuánticos no clásicos".