Uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor de física da LMU, Immanuel Bloch, realizou experimentalmente um sistema quântico exótico que é robusto à mistura por forças periódicas.
Quando James Bond pede ao barman um Martini ("abalado, não mexido "), ele pressupõe que os ingredientes da bebida são miscíveis. Se ele colocasse o pedido em uma barra no reino quântico, Contudo, O Agente 007 pode ter uma surpresa! Para uma equipe de pesquisa liderada pelos físicos Pranjal Bordia, Professor Immanuel Bloch (LMU e Max-Planck-Institute for Quantum Optics) e Professor Michael Knap (TU Munich, Departamento de Física e Instituto de Estudos Avançados) preparou uma forma de matéria quântica que é resistente a tremores - uma propriedade que tornaria a vida difícil para os amantes de coquetéis.
Na verdade, o problema com a matéria quântica normalmente está em sua própria sensibilidade à perturbação:a ação mesmo de forças oscilatórias fracas normalmente tem consequências drásticas a longo prazo e espera-se que altere dramaticamente seu estado inicial. Portanto - até agora - havia sido amplamente assumido que os sistemas quânticos deveriam ser normalmente suscetíveis à mistura, já que o tremor injeta energia no sistema, e deve fazer com que ele aqueça indefinidamente.
Mas o grupo de Munique agora caracterizou experimentalmente um estado quântico exótico que não se comporta desta forma:quando sujeito a uma força periódica, seus constituintes não se misturam. Os pesquisadores primeiro resfriaram uma nuvem de átomos de potássio a uma temperatura extremamente baixa em uma câmara de vácuo. Eles então carregaram os átomos ultracold em uma rede óptica formada por feixes de laser contra-propagados que geram ondas estacionárias. Essa rede pode ser pensada como uma rede de poços de energia em que os átomos podem ser presos individualmente, como os ovos em uma caixa de ovos. "Além disso, fomos capazes de introduzir desordem na rede de maneira controlada, alterando aleatoriamente a profundidade dos poços individuais, "diz Pranjal Bordia, primeiro autor do novo estudo. Por estes meios, os átomos de potássio podem ser localizados em áreas especiais da rede, e não foram uniformemente distribuídos dentro da rede. Os físicos então sacudiram a estrutura variando periodicamente a intensidade da luz do laser. Mas o sistema acabou sendo tão estável que os grupos localizados de átomos não se misturaram. Os átomos de potássio foram lançados um pouco, mas sua distribuição geral na rede permaneceu intacta.
Os experimentos confirmam previsões publicadas recentemente relacionadas a uma classe específica de sistemas quânticos nos quais a desordem realmente serve para localizar partículas quânticas. Além disso, a observação de que este estado quântico exótico recém-realizado permaneceu estável por um tempo inesperadamente longo é suportado pelos resultados de simulações numéricas de alto desempenho subsequentes. A demonstração experimental deste sistema quântico pode ter consequências práticas para os esforços para desenvolver computadores quânticos robustos, e estudos de estados quânticos exóticos prometem produzir novos insights sobre questões fundamentais na física teórica.
