Wspomagani przez przedstawicieli Uniwersytetu w Innsbrucku, badacze zebrali nowe dane na temat sposobu powstawania tych tzw. fal gęstości. Badania objęły zimne gazy atomowe, które już wcześniej były znane ze zdolności do czegoś, co można byłoby określić mianem programowania interakcji między atomami. Członkowie zespołu wykazali, że zdolności te są znacznie szersze.
Czytaj też: Chiński komputer kwantowy ustanowił absolutny rekord. Nigdy przedtem nie udało się splątać tylu kubitów
Kulisy przeprowadzonych badań zostały opisane na łamach Nature. Sposób samoorganizacji struktur tworzących kryształy, a przede wszystkim jego poznawanie, są ważne z punktu widzenia nauki. Z kolei wspomniane fale gęstości występują w różnych materiałach, takich jak izolatory czy nadprzewodniki, lecz do tej pory informacji na ich temat było stosunkowo mało. Szczególnie trudne było ich badanie w sytuacji, gdy fale gęstości występowały jednocześnie na przykład z nadciekłością, za sprawą której cząstki mogą przemieszczać się bez oporu.
Ta ostatnia właściwość może mieć kluczowe znaczenie w kontekście opracowywania materiałów o pożądanych właściwościach. Wyobraźmy sobie takie, które wykazują chociażby nadprzewodnictwo w wysokich temperaturach. Obecnie jest to niemożliwe, a nadprzewodniki muszą być utrzymywane w skrajnie niskich temperaturach, co ogranicza ich zastosowania i podwyższa koszty takich przedsięwzięć. Gdyby jednak nadprzewodnictwo dało się utrzymać w nieco bardziej przyziemnych warunkach, to w grę wchodziłby szereg korzyści, między innymi w postaci bardziej rozbudowanych komputerów kwantowych czy wydajniejszego przesyłania energii.
Rozwiązywanie kwantowych zagadek pomoże w lepszym rozumieniu materiałów o pożądanych właściwościach
Na potrzeby badań naukowcy wykorzystali gaz złożony z atomów litu, który został schłodzony do ekstremalnie niskich wartości. W takich okolicznościach atomy mają skłonność do częstych kolizji. Kolejny krok polegał na umieszczeniu rzeczonego gazu we wnęce rezonansowej. Jako że tego typu struktury składają się z dwóch skierowanych do siebie luster, to możliwe jest odbijanie światła tam i z powrotem tysiące razy. W ten sposób tworzące je fotony gromadzą się w środku.
Czytaj też: Zwiększyli dokładność pomiarów bilion razy. Fińscy naukowcy napędzą rozwój technologii kwantowej
Następnie naukowcy obserwowali interakcje między cząstkami tworzącymi wspomniany gaz. Chodziło o takie, które zachodziłyby na duże odległości. Foton odbijał się od lustra, by później zostać pochłoniętym przez inny atom. Działo się tak bez względu na dzielące je odległości. Przy odpowiedniej ilości wyemitowanych i pochłoniętych fotonów atomy dokonywały samoorganizacji we wzór fali gęstości. Wnioski wyciągnięte na podstawie obserwacji powinny przysłużyć się do lepszego zrozumienia najbardziej wymagających materiałów.