O możliwości jego występowania teoretyzowano już kilkadziesiąt lat temu, lecz dopiero teraz udało się zgromadzić dowody potwierdzające dawne teorie. Przełom nastąpił za sprawą historycznej, bezpośredniej obserwacji, o której jego autorzy piszą na łamach Science Advances.
Czytaj też: Niezwykłe połączenie ognia i lodu w świecie fizyki. Naukowcy dokonali niemożliwego
Fenomen ten, znany jako SRPT, odnosi się do przejścia fazowego, które zachodzi, gdy dwie grupy cząstek kwantowych zaczynają fluktuować grupowo w skoordynowany sposób bez żadnego zewnętrznego wyzwalacza. Postępy dokonane w odniesieniu do tego zachowania powinny przełożyć się na szereg praktycznych zastosowań, obejmujących nowe komputery i czujniki kwantowe oraz urządzenia przeznaczone do prowadzenia komunikacji.
Kluczowa obserwacja nastąpiła w toku badań poświęconych pewnemu kryształowi. W jego składzie znalazł się erb, żelazo, a także tlen. Warunki, w jakich działali członkowie zespołu badawczego były jednak dalekie od normalnych. Temperaturę trzeba było obniżyć do wartości o ułamek stopnia Celsjusza wyższej od zera absolutnego, natomiast pole magnetyczne wyniosło 7 tesli – było ponad 100 000 razy silniejsze od pola magnetycznego naszej planety.
Zjawisko kwantowe uwiecznione przez naukowców ze Stanów Zjednoczonych jest określane mianem SRPT. Poczynione postępy powinny mieć przełożenie na praktyczne zastosowania
Do wystąpienia SRPT doszło w konsekwencji połączenia fluktuacji spinowych jonów żelaza i jonów erbu w krysztale. Przeprowadzone obserwacje oznaczają, że zjawisko uznawane za niemożliwe teraz stało się faktem. Dotychczas na drodze do sukcesu – przynajmniej zdaniem fizyków – stała blokada typowa dla układów opartych na świetle. Aby obejść to ograniczenie autorzy nowych badań wykorzystali kryształ magnetyczny i oddziaływania między dwoma podsystemami spinowymi.
Jak wykazały później obserwacje, tzw. magnony jonów żelaza odpowiadają za to, co zwykle jest przypisywane fluktuacjom próżni. Z kolei spiny jonów erbu stanowią odpowiedniki fluktuacji materii. Według naukowców ze Stanów Zjednoczonych zgromadzone dowody wyraźnie wskazują na ultrasilne sprzężenie między dwoma systemami spinowymi.
Czytaj też: Gaz kwantowy zachowuje się wbrew prawom fizyki. Naukowcy nie mogą w to uwierzyć
Poza teoretycznymi ustaleniami zgromadzone informacje powinny przełożyć się na praktyczne korzyści w postaci powstania technologii kwantowych na miarę XXI wieku. Urządzenia takie jak komputery czy czujniki kwantowe powinny zyskać na wierności, czułości i wydajności. Sam materiał objęty badaniami również może być przydatny, a zastosowane narzędzia powinny sprawdzić się w odniesieniu do innych wariantów.