Densidades de partículas relacionadas à decadência do nó quântico (à esquerda), que surpreendeu os pesquisadores ao se desvincular após alguns microssegundos e, eventualmente, se transformar no vórtice de rotação (à direita). Crédito:Tuomas Ollikainen / Aalto University
Um gás quântico pode ser amarrado em nós usando campos magnéticos. Nossos pesquisadores foram os primeiros a produzir esses nós como parte de uma colaboração entre a Aalto University e o Amherst College, NÓS., e agora eles estudaram como os nós se comportam ao longo do tempo. O resultado surpreendente é que os nós se desatam em um curto período de tempo, antes de se transformar em um vórtice.
A pesquisa foi realizada principalmente por Tuomas Ollikainen, um Ph.D. estudante da Universidade Aalto que dividiu seu tempo realizando trabalhos experimentais em Amherst, em Massachusetts, e analisando os dados e desenvolvendo suas teorias na Aalto.
"Não tínhamos sido capazes de estudar a dinâmica desses tipos de estruturas tridimensionais experimentalmente antes, então este é o primeiro passo nessa direção. "diz Ollikainen." O fato de o nó se deteriorar é surpreendente, uma vez que estruturas topológicas como nós quânticos são tipicamente excepcionalmente estáveis. Também é empolgante para o campo porque nossa observação de que um defeito quântico tridimensional decai em um defeito unidimensional nunca foi vista antes nesses sistemas quânticos de gás.
Controle de gases quânticos
Os pesquisadores esperam que seu novo estudo abra novos caminhos na pesquisa experimental. Um dos principais avanços no estudo foi ser capaz de ter um melhor controle sobre o estado do gás quântico, o que lhes permitiu detectar mudanças em sua estrutura, como a decadência dos nós e a formação do vórtice.
A configuração experimental no Amherst College, onde os gases quânticos são produzidos. Crédito:David Hall / Amherst College
"Claro que se pode simular essas coisas, mas realmente fazer nós quânticos não é tão fácil. Por sermos capazes de controlar melhor o ambiente, podemos explorar diferentes efeitos e conseguir entender mais sobre esses sistemas quânticos emocionantes." diz a Ollikainen.
"Quando amarramos nós quânticos em 2016, foi a primeira realização de estruturas topológicas tridimensionalmente sinuosas. Foi como respirar o ar de outro planeta pela primeira vez. Incrível. "Diz o Prof. Mikko Möttönen, chefe do grupo Quantum Computing and Devices onde Ollikainen trabalha.
"Sei que muitos pesquisadores prestaram atenção ao nosso trabalho e se inspiraram para experimentar em tipos de sistemas completamente diferentes. Seria ótimo ver essa tecnologia sendo usada algum dia em uma aplicação prática, o que pode muito bem acontecer. Nossos últimos resultados mostram que, embora os nós quânticos nos gases atômicos sejam excitantes, você precisa ser rápido para usá-los antes que se desamarrem. Assim, é provável que as primeiras aplicações sejam encontradas em outros sistemas, "Möttönen diz.
