Um novo, O estudo teórico conduzido por Monash avança nossa compreensão de seu papel na termodinâmica no problema de impurezas quânticas.

A teoria da impureza quântica estuda o comportamento de átomos introduzidos deliberadamente (ou seja, 'impurezas') que se comportam como quasipartículas particularmente 'limpas' dentro de um gás atômico de fundo, permitindo um estudo controlável de 'teste perfeito' de correlações quânticas.

O estudo estende a teoria da impureza quântica, que é de interesse significativo para a comunidade de pesquisa da matéria quântica, em uma nova dimensão - o efeito térmico.

"Descobrimos uma relação geral entre dois protocolos experimentais distintos, ou seja, espectroscopia de ejeção e injeção de radiofrequência, onde antes de nosso trabalho nenhuma relação era conhecida ", explica o autor principal, Dr. Weizhe Liu (Escola de Física e Astronomia da Monash University).

Teoria da Impureza Quântica

A teoria da impureza quântica estuda os efeitos da introdução de átomos de um elemento (ou seja, 'impurezas') em um gás atômico ultracold de outro elemento.

Por exemplo, um pequeno número de átomos de potássio pode ser introduzido em um gás quântico "de fundo" de átomos de lítio.

As impurezas introduzidas (neste caso, os átomos de potássio) se comportam como uma quase-partícula "limpa" dentro do gás atômico.

As interações entre os átomos de impureza introduzidos e o gás atômico de fundo podem ser "sintonizados" por meio de um campo magnético externo, permitindo a investigação de correlações quânticas.

Nos últimos anos, tem havido uma explosão de estudos sobre o assunto de impurezas quânticas imersas em diferentes meios de fundo, graças à sua realização controlável em gases atômicos ultracold.

Modelando 'Push' e 'Pull' com pulsos de radiofrequência

"Nosso estudo é baseado em espectroscopia de radiofrequência, modelando dois cenários diferentes:ejeção e injeção, "diz o Dr. Weizhe Liu, que é pesquisador da FLEET, FLEET trabalhando no grupo de A / Prof Meera Parish e Dr. Jesper Levinsen.

A equipe modelou o efeito de pulsos de radiofrequência que forçariam os átomos de impureza de um estado de spin para outro, estado de rotação desocupado.

• No cenário de 'ejeção', pulsos de radiofrequência atuam sobre as impurezas em um estado de spin que interagem fortemente com o meio de fundo, 'empurrando' essas impurezas para um estado de rotação sem interação.
• O cenário inverso de 'injeção' 'puxa' as impurezas de um estado de não interação para um estado de interação.

Essas duas espectroscopias são comumente usadas separadamente, para estudar aspectos distintos do problema da impureza quântica.

Em vez de, o novo estudo da Monash mostra que os protocolos de ejeção e injeção investigam as mesmas informações.

"Descobrimos que os dois cenários - ejeção e injeção - estão relacionados entre si por uma função exponencial da diferença de energia livre entre os estados de impureza interagindo e não interagindo, "diz o Dr. Liu.