Los resultados obtenidos de las mediciones de correlación acaban de publicarse en Nature Physics. .

Los habitantes del centro de las ciudades de Manhattan o Miami lo saben desde siempre:en distancias cortas, hasta la longitud de una manzana, el mundo dentro de los "cañones urbanos" de la ciudad parece ser unidimensional. Sólo se prefiere una dirección. Sin embargo, con las calles transversales presentes en distancias más largas, el mundo es bidimensional:es posible que uno explore la dirección transversal cuando viaja lo suficientemente lejos.

Las partículas cuánticas, confinadas a temperaturas ultrabajas en "cañones ópticos" con la posibilidad de hacer túneles cuánticos hacia los cañones vecinos, también "saben" cuál es su dimensionalidad:son 1D para distancias cortas, pero 2D para distancias largas. Este comportamiento ha sido revelado recientemente en un trabajo conjunto de teoría y experimento realizado por investigadores del Departamento de Física Experimental de la Universidad de Innsbruck y del Departamento de Física Cuántica de la Materia de la Universidad de Ginebra.

Los sistemas cuánticos en dimensionalidad reducida y a temperaturas ultrabajas en régimen de superfluidez y degeneración cuántica se han convertido en un rico campo de investigación. Los superfluidos bidimensionales pueden contener excitaciones topológicas, y los sistemas unidimensionales que interactúan presentan una multitud de propiedades inusuales, de las cuales la fermionización de bosones es una de las más sorprendentes.

Poco se sabe sobre el régimen del cruce dimensional:¿Cómo se conectan los superfluidos bosónicos 2D que interactúan fuertemente con los bosones fermionizados en 1D? Utilizando átomos fríos como plataforma de investigación, el cruce dimensional ahora se puede estudiar directamente en el experimento.

En una primera prueba, los físicos probaron las propiedades de correlación de bosones interactuantes confinados en cristales de luz variables. En dimensionalidad mixta, encontraron una caída característica de dos pendientes para la función de correlación de un cuerpo, reflejando el hecho de que las partículas son 1D y 2D al mismo tiempo.

"Nuestro sistema es 1D y 2D simultáneamente", dice uno de los autores principales de este trabajo, Yanliang Guo, postdoctorado en Innsbruck. "Depende de cómo interrogamos al sistema."

Hepeng Yao, un postdoctorado en Ginebra que ha llevado a cabo la simulación numérica y el análisis mediante métodos cuánticos de Monte Carlo de última generación, está de acuerdo. "Ahora podemos rastrear directamente cómo el cambio continuo de la dimensionalidad de un sistema afecta las propiedades colectivas de un superfluido."

"Nuestros experimentos nos reservaban una sorpresa", dice Yanliang Guo. "Gracias a nuestro modelado numérico de alta calidad, ahora podemos utilizar las mediciones de correlación para determinar la temperatura de nuestros líquidos cuánticos en 1D, 2D y en el medio, con una precisión muy alta. Esto podría abrir la puerta a nuevos descubrimientos, por ejemplo ejemplo para la exploración de la elusiva fase Bose-glass."

Hepeng Yao está de acuerdo:"Las mediciones de correlación, cuando se realizan para bosones a temperaturas muy bajas en presencia de un potencial aleatorio, deberían mostrar firmas del vidrio de Bose".

Los resultados servirán como punto de partida para futuras investigaciones sobre la materia cuántica de baja dimensión y su cruce dimensional.