Sistem kuantum menentang aturan pemanasan dalam eksperimen laser

Para ilmuwan di Universitas Innsbruck menemukan bahwa gas kuantum yang berinteraksi kuat dapat berhenti menyerap energi ketika didorong berulang kali oleh pulsa laser, memasuki keadaan stabil yang disebut lokalisasi dinamis banyak tubuh. Ini menantang harapan klasik tentang pemanasan yang tak terelakkan pada sistem yang didorong. Temuan ini menyoroti peran koherensi kuantum dalam mempertahankan keteraturan di tengah pemaksaan konstan.

Peneliti di kelompok Hanns Christoph Nägerl di Departemen Fisika Eksperimental Universitas Innsbruck melakukan eksperimen menggunakan fluida kuantum satu dimensi yang terdiri dari atom yang berinteraksi kuat yang didinginkan hingga hanya beberapa nanokelvin di atas nol absolut. Mereka menerapkan cahaya laser untuk menciptakan potensial kisi yang menyala dan mati dengan cepat, secara efektif menendang atom secara berulang. Awalnya, atom menyerap energi seperti yang diharapkan, tetapi setelah periode singkat, distribusi momentumnya membeku, dan penyerapan energi kinetik berhenti. Sistem mencapai keadaan lokalisasi dinamis banyak tubuh (MBDL), di mana koherensi kuantum dan keterkaitan banyak tubuh mencegah termalisasi dan perilaku difusif meskipun interaksi dan pendorongan yang berkelanjutan. «Dalam keadaan ini, koherensi kuantum dan keterkaitan banyak tubuh mencegah sistem termalisasi dan menunjukkan perilaku difusif, bahkan di bawah pendorongan eksternal yang berkelanjutan,» jelas Nägerl. «Distribusi momentum pada dasarnya membeku dan mempertahankan struktur apa pun yang dimilikinya.» Penulis utama Yanliang Guo mencatat keteraturan yang tidak terduga: «Kami awalnya mengharapkan atom akan mulai terbang ke segala arah. Sebaliknya, mereka berperilaku dengan cara yang sangat teratur.» Lei Ying, kolaborator teori dari Universitas Zhejiang, menekankan hasil yang kontraintuitif: «Ini bukan harapan naif kami. Yang mengejutkan adalah fakta bahwa dalam sistem yang didorong kuat dan berinteraksi kuat, koherensi banyak tubuh jelas dapat menghentikan penyerapan energi. Ini bertentangan dengan intuisi klasik kami dan mengungkapkan stabilitas luar biasa yang berakar pada mekanika kuantum.» Untuk menguji ketahanan, tim memperkenalkan keacakan pada urutan pendorongan, yang dengan cepat mengganggu lokalisasi. Penyebaran momentum dilanjutkan, dan penyerapan energi meningkat tanpa batas, yang menegaskan peran esensial koherensi kuantum. Penemuan ini, yang diterbitkan di Science (2025; 389 (6761): 716), memiliki implikasi potensial untuk teknologi kuantum. Mencegah pemanasan tetap menjadi tantangan kunci bagi simulator dan komputer kuantum, yang bergantung pada pelestarian keadaan yang rapuh terhadap dekoherensi. «Eksperimen ini menyediakan cara yang presisi dan sangat dapat disesuaikan untuk mengeksplorasi bagaimana sistem kuantum dapat menolak tarikan kekacauan,» kata Guo. Pekerjaan ini didukung oleh Dana Ilmu Pengetahuan Austria FWF, Badan Promosi Riset Austria FFG, dan Uni Eropa.

Artikel Terkait

Para fisikawan telah menciptakan model semesta sederhana menggunakan atom-atom ultradingin untuk meneliti apakah waktu muncul dari efek kuantum alih-alih ada secara independen. Penelitian yang dipimpin oleh para peneliti di University of Birmingham ini menawarkan dukungan eksperimental baru bagi gagasan-gagasan yang telah beredar selama beberapa dekade.

Dilaporkan oleh AI

Sebuah tim peneliti internasional telah mengembangkan kerangka kerja matematis tunggal yang menjelaskan perilaku ritmik tidak biasa dari denyut laser berirama (breather laser pulses). Terobosan ini menyatukan dua rezim dinamika laser yang sebelumnya terpisah untuk pertama kalinya.

Para fisikawan dalam kolaborasi STAR telah mengamati partikel yang muncul secara langsung dari ruang hampa selama tabrakan proton berenergi tinggi di Brookhaven National Laboratory. Eksperimen ini memberikan bukti kuat bahwa massa dapat timbul dari fluktuasi vakum, sebagaimana diprediksi oleh kromodinamika kuantum. Pasangan quark-antiquark yang terpromosi menjadi partikel nyata mempertahankan korelasi spin yang merujuk kembali ke ruang hampa tersebut.

Dilaporkan oleh AI

Para peneliti di Finlandia telah mengukur sinyal energi yang lebih kecil dari satu zeptojoule menggunakan kalorimeter baru. Pencapaian ini membuka jalan bagi pengembangan komputasi kuantum dan pencarian materi gelap yang lebih baik.

Situs web ini menggunakan cookie

Kami menggunakan cookie untuk analisis guna meningkatkan situs kami. Baca kebijakan privasi kami untuk informasi lebih lanjut.
Tolak