インスブルック大学の科学者らが、強相互作用量子ガスがレーザーパルスで繰り返し駆動されてもエネルギー吸収を止め、many-body dynamical localizationと呼ばれる安定状態に入ることを発見した。これは、駆動系での必然的な加熱という古典的期待に挑戦する。この発見は、絶え間ない強制下で秩序を維持する量子コヒーレンスの役割を強調する。
インスブルック大学実験物理学科のHanns Christoph Nägerlグループの研究者らは、絶対零度よりわずか数ナノケルビンに冷却された強相互作用原子からなる1次元量子流体を用いた実験を行った。彼らはレーザー光を適用して急速にオンオフする格子ポテンシャルを作成し、原子を繰り返し「蹴る」こととした。最初は予想通り原子がエネルギーを吸収したが、短い時間後、運動量分布が凍結し、運動エネルギー吸収が止まった。系はmany-body dynamical localization (MBDL)状態に達し、量子コヒーレンスとmany-bodyエンタングルメントが継続的な相互作用と駆動にもかかわらずthermalizationと拡散挙動を防いだ。「この状態では、量子コヒーレンスとmany-bodyエンタングルメントが系をthermalizeさせず、拡散挙動を示させない、持続的な外部駆動下でも」とNägerlは説明した。「運動量分布は本質的に凍結し、持っている構造を保持する。」筆頭著者のYanliang Guoは予期せぬ秩序を指摘：「当初、原子があちこち飛び回ると予想した。代わりに、驚くほど秩序正しく振る舞った。」理論協力者の浙江省大学Lei Yingは反直観的な結果を強調：「これは我々の単純な予想ではない。強く駆動され強く相互作用する系でmany-bodyコヒーレンスがエネルギー吸収を明らかに止めることが印象的。これは古典的直観に反し、量子力学に根ざした驚くべき安定性を明らかにする。」堅牢性をテストするため、チームは駆動系列に乱雑さを導入し、すぐに局在を乱した。運動量広がりが再開し、エネルギー吸収が無限に増加、量子コヒーレンスの不可欠な役割を強調した。この発見はScience (2025; 389 (6761): 716)に掲載され、量子技術への示唆がある。加熱防止は量子シミュレータやコンピュータで微妙な状態をデコヒーレンスから守る鍵の課題だ。「この実験は量子系がカオスの引きにどう抵抗するかを精密かつ高調整可能に探求する」とGuo氏。オーストリア科学基金FWF、オーストリア研究推進庁FFG、欧州連合の支援。