Densidades de partículas relacionadas con la desintegración del nudo cuántico (izquierda), lo que sorprendió a los investigadores al desatarse después de unos microsegundos y eventualmente convertirse en el vórtice de giro (derecha). Crédito:Tuomas Ollikainen / Universidad Aalto
Un gas cuántico se puede atar en nudos utilizando campos magnéticos. Nuestros investigadores fueron los primeros en producir estos nudos como parte de una colaboración entre la Universidad Aalto y el Amherst College, NOSOTROS., y ahora han estudiado cómo se comportan los nudos a lo largo del tiempo. El resultado sorprendente es que los nudos se desatan en un corto período de tiempo, antes de convertirse en un vórtice.
La investigación fue realizada principalmente por Tuomas Ollikainen, un doctorado estudiante de la Universidad de Aalto que dividió su tiempo entre realizar trabajos experimentales en Amherst en Massachusetts, y analizar los datos y desarrollar sus teorías en Aalto.
"No habíamos podido estudiar la dinámica de este tipo de estructuras tridimensionales experimentalmente antes, así que este es el primer paso en esta dirección ", dice Ollikainen." El hecho de que el nudo se descomponga es sorprendente, ya que las estructuras topológicas como los nudos cuánticos suelen ser excepcionalmente estables. También es emocionante para el campo porque nuestra observación de que un defecto cuántico tridimensional se desintegra en un defecto unidimensional no se ha visto antes en estos sistemas de gas cuántico.
Controlando los gases cuánticos
Los investigadores esperan que su nuevo estudio abra nuevas vías en la investigación experimental. Uno de los avances clave en el estudio fue poder tener un mejor control sobre el estado del gas cuántico, lo que les permitió detectar cambios en su estructura, como la descomposición de los nudos y la formación del vórtice.
La configuración experimental en Amherst College donde se producen los gases cuánticos. Crédito:David Hall / Amherst College
"Por supuesto, uno puede simular estas cosas, pero en realidad hacer nudos cuánticos no es tan fácil. Al ser capaces de controlar mejor el entorno, podemos explorar diferentes efectos y llegar a comprender más sobre estos emocionantes sistemas cuánticos". le dice a Ollikainen.
"Cuando hicimos nudos cuánticos en 2016, fue la primera realización de estructuras topológicas sinuosas en tres dimensiones. Eso fue como respirar aire en otro planeta por primera vez. Increíble ", dice el profesor Mikko Möttönen, jefe del grupo Computación Cuántica y Dispositivos donde trabaja Ollikainen.
"Sé que muchos investigadores han prestado atención a nuestro trabajo y se han inspirado para probar esto en tipos de sistemas completamente diferentes. Sería fantástico ver que esta tecnología se utiliza algún día en una aplicación práctica". que bien puede suceder. Nuestros últimos resultados muestran que, si bien los nudos cuánticos en los gases atómicos son emocionantes, debe usarlos rápidamente antes de que se desaten. Por tanto, es probable que las primeras aplicaciones se encuentren en otros sistemas, "Dice Möttönen.
