Badania, które opisano w Nature, zostały przeprowadzone przez zespół naukowców pod kierownictwem prof. Chenga China z Uniwersytetu w Chicago. W jednym z przeprowadzonych eksperymentów, fizycy zauważyli fascynujące zjawisko zachodzące w atomach w ekstremalnie niskich temperaturach. O co dokładnie chodzi? Okazuje się, że w odpowiednich warunkach, grupy atomów mogą rozdzielić się na domeny, a w miejscu ich zetknięcia tworzy się coś na kształt ściany. Ta z kolei zachowuje się jak niezależny obiekt kwantowy.
Jest to coś w rodzaju wydmy na pustyni – składa się z piasku, ale wydma zachowuje się jak obiekt, który zachowuje się inaczej niż pojedyncze ziarna piasku.Kai-Xuan Yao, pierwszy autor pracy
Takie ściany domenowe udawało się dostrzec już wcześniej w materiałach kwantowych, ale nigdy nie udawało się ich wygenerować i przeanalizować. Kiedy fizycy z Uniwersytetu w Chicago w końcu stworzyli “przepis” na zbudowanie ścian, zaobserwowano w nich szereg zaskakujących zachowań. Mogą one stanowić podwaliny przyszłych technologii.
Mamy duże doświadczenie w kontrolowaniu atomów. Wiemy, że jeśli popchniesz atomy w prawo, będą się poruszać w prawo. Ale tutaj, jeśli popchniesz ścianę domeny w prawo, porusza się ona w lewo.prof. Cheng Chin
Ściany domenowe, o których mowa, należą do klasy znanej jako zjawiska emergentne, co oznacza, że wydają się one podążać za nowymi prawami fizyki w wyniku oddziaływania wielu cząstek razem jako kolektyw.
Czytaj też: Ułamkowe stany kwantowe wykryte w dwuwarstwowym grafenie. Pierwsza taka obserwacja
Zespół prof. China bada te zjawiska emergentne, wierząc, że mogą one mogą one nieco rozjaśnić tzw. dynamiczną teorią gauge, która opisuje różne nietypowe zjawiska w materiałach, a także we wczesnym Wszechświecie. Przełom w tej dziedzinie może umożliwić powstanie nowych technologii kwantowych, np. nowoczesnego systemu GPS.
Zjawisko to może mieć zastosowanie w tworzeniu programowalnych materiałów kwantowych lub procesorów informacji kwantowej – można je wykorzystać do stworzenia solidniejszego sposobu przechowywania informacji kwantowej lub umożliwienia nowych funkcji w materiałach. Ale zanim będziemy mogli to odkryć, pierwszym krokiem jest zrozumienie, jak je kontrolować.prof. Cheng Chin