A figura descreve a dinâmica de dois giros como uma dança de casal harmoniosa. Diferente de uma dança solo de um único giro, a dança do casal apresentaria características mais singulares e charmosas, como quebra de simetria de tempo de paridade demonstrada no trabalho. Crédito:imagens criadas por Guoyan Wang e Lei Chen
Pela primeira vez, pesquisadores observaram uma quebra em um único sistema quântico. A observação - e como eles fizeram a observação - tem implicações potenciais para a física além do entendimento padrão de como as partículas quânticas interagem para produzir matéria e permitir que o mundo funcione como o conhecemos.
Os pesquisadores publicaram seus resultados em 31 de maio, no jornal Ciência .
Simetria de tempo de paridade chamada (PT), o termo matemático descreve as propriedades de um sistema quântico - a evolução do tempo para uma partícula quântica, bem como se a partícula é par ou ímpar. Se a partícula se move para frente ou para trás no tempo, o estado de estranheza ou regularidade permanece o mesmo no sistema equilibrado. Quando a paridade muda, o equilíbrio do sistema - a simetria do sistema - quebra.
A fim de compreender melhor as interações quânticas e desenvolver dispositivos de próxima geração, os pesquisadores devem ser capazes de controlar a simetria dos sistemas. Se eles podem quebrar a simetria, eles poderiam manipular o estado de spin das partículas quânticas à medida que interagem, resultando em resultados controlados e previstos.
"Nosso trabalho é sobre o controle quântico, "disse Yang Wu, um autor no artigo e um Ph.D. estudante no Laboratório Nacional de Ciências Físicas de Hefei na Microescala e no Departamento de Física Moderna da Universidade de Ciência e Tecnologia da China. Wu também é membro do Laboratório de Ressonância Magnética em Microescala da Academia Chinesa de Ciências.
Wu, seu Ph.D. o supervisor Rong e seus colegas usaram um centro de vacância de nitrogênio em um diamante como plataforma. O átomo de nitrogênio com um elétron extra, rodeado por átomos de carbono, cria a cápsula perfeita para investigar melhor a simetria PT do elétron. O elétron é um sistema de spin único, o que significa que os pesquisadores podem manipular todo o sistema apenas mudando a evolução do estado de spin do elétron.
Através do que Wu e Rong chamam de método de dilatação, os pesquisadores aplicaram um campo magnético ao eixo do centro de vacância de nitrogênio, puxando o elétron para um estado de excitabilidade. Eles então aplicaram pulsos de microondas oscilantes, mudando a paridade e a direção do tempo do sistema e fazendo com que ele pare e decaia com o tempo.
"Devido à universalidade do nosso método de dilatação e à alta controlabilidade da nossa plataforma, este trabalho abre caminho para estudar experimentalmente alguns novos fenômenos físicos relacionados à simetria PT, "Wu disse.
Autores correspondentes Jiangfeng Du e Xing Rong, professores do Laboratório Nacional de Ciências Físicas de Hefei na Microescala e do Departamento de Física Moderna da Universidade de Ciência e Tecnologia da China, estavam de acordo.
"As informações extraídas dessa dinâmica ampliam e aprofundam o entendimento da física quântica, "disse Du, que também é acadêmico da Academia Chinesa de Ciências. "O trabalho abre as portas para o estudo da física exótica com sistemas quânticos não clássicos."
