TU Wienの研究者らが超低温のルビジウム原子を用いた量子系を開発し、エネルギーと質量が通常の抵抗を無視して完璧な効率で流れるようにした。一本の線上に閉じ込められた原子は減速せずに無限に衝突を繰り返し、ニュートンのゆりかごを模倣する。この発見はScienceに掲載され、量子気体における新たな輸送形態を強調している。
画期的な実験で、ウィーン工科大学（TU Wien）の科学者らが超低温に冷却された数千のルビジウム原子から量子「ワイヤー」を構築した。磁場と光学場を使って原子の運動を直線に制限することで、チームは多数の衝突にもかかわらず減衰しないエネルギーおよび質量の輸送を観測した。このセットアップは、摩擦や散乱による抵抗に直面する通常の物理学、例えば電気や熱の流れを挑戦する。代わりに、原子気体は完全導電性を示し、運動がシステムを通じてきれいに伝播する。「原理的に、輸送現象には2つの非常に異なるタイプがある」と、TU WienのアトミンニステトゥートットのFrederik Møller氏が説明する。「粒子が自由に動き、2倍の時間で2倍の距離を進む場合をバリスティック輸送と呼ぶ—直線で飛ぶ弾丸のように」。しかし、観測された挙動はバリスティックおよび拡散輸送を超える。「原子電流を研究することで、拡散がほぼ完全に抑制されていることがわかった」とMøller氏は指摘する。「気体は完全導体のように振る舞う；原子間の無数の衝突が発生しても、質量やエネルギーなどの量はシステムに散逸せずに自由に流れる」。この効果は量子ニュートンのゆりかごに似ており、運動量が損失なく直接転移する。「我々の系では原子は一方向にしか衝突できない」とMøller氏。「運動量は散乱せず、衝突相手間で単に交換されるだけ。各原子の運動量は保存され—伝達されるだけで、決して失われない」。これにより気体は熱平衡に達せず、量子抵抗に関する洞察を提供する。「これらの結果は、こうした原子雲がなぜ熱平衡化しないか—なぜ通常の熱力学法則に従ってエネルギーを分配しないかを示す」とMøller氏は付け加える。「このような完璧に制御された条件下での輸送研究は、量子レベルで抵抗がどのように生じたり消失したりするかを理解する新たな方法を開く可能性がある」。この発見は、Philipp Schüttelkopf、Mohammadamin Tajik、Jörg Schmiedmayerらによる論文「Characterizing transport in a quantum gas by measuring Drude weights」にまとめられ、2025年にScienceに掲載された。
