Experimentos baseados em átomos em um cristal artificial balançado feito de luz oferecem uma nova visão sobre a física dos sistemas quânticos de muitos corpos, o que pode ajudar no desenvolvimento de futuras tecnologias de armazenamento de dados.

A velocidade de gravação e leitura de informações magnéticas de dispositivos de armazenamento é limitada pelo tempo que leva para manipular o portador de dados. Para acelerar esses processos, pesquisadores começaram recentemente a explorar o uso de pulsos de laser ultracurtos que podem alternar domínios magnéticos em materiais de estado sólido. Esta rota provou ser promissora, mas os mecanismos físicos subjacentes permanecem mal compreendidos. Isso se deve em grande parte à complexidade dos materiais magnéticos envolvidos, em que um grande número de entidades magnéticas interagem umas com as outras. Esses chamados sistemas quânticos de muitos corpos são notoriamente difíceis de estudar.

Frederik Görg e seus colegas do grupo do Prof. Tilman Esslinger no Departamento de Física da ETH Zurique (Suíça) agora usaram uma abordagem alternativa para obter novos insights sobre a física em jogo nesses sistemas, como relatam em uma publicação que é publicada hoje no jornal Natureza .

Görg e seus colegas simularam materiais magnéticos usando átomos eletricamente neutros (mas magnéticos) que aprisionaram em um cristal artificial feito de luz. Mesmo que este sistema seja muito diferente dos materiais de armazenamento que eles emulam, ambos são governados por princípios físicos básicos semelhantes. Em contraste com um ambiente de estado sólido, Contudo, muitos efeitos indesejados resultantes, por exemplo, de impurezas no material estão ausentes e todos os parâmetros-chave do sistema podem ser ajustados com precisão. Explorando essa redução de complexidade e grau de controle, a equipe foi capaz de monitorar os processos microscópicos em seu sistema quântico de muitos corpos e identificar maneiras de aprimorar e manipular a ordem magnética em seu sistema.

Mais importante, os físicos da ETH demonstraram que, por agitação controlada do cristal em que residem os átomos, eles poderiam alternar entre duas formas de ordem magnética, conhecido como pedido anti-ferromagnético e ferromagnético - um processo importante para armazenamento de dados. A compreensão fundamental adquirida com esses experimentos deve, portanto, ajudar a identificar e compreender os materiais que podem servir de base para a próxima geração de mídia de armazenamento de dados.