Cientistas da Universidade de Innsbruck descobriram que um gás quântico fortemente interagente pode parar de absorver energia quando repetidamente impulsionado por pulsos de laser, entrando em um estado estável chamado localização dinâmica de muitos corpos. Isso desafia as expectativas clássicas de aquecimento inevitável em sistemas impulsionados. A descoberta destaca o papel da coerência quântica em manter a ordem em meio a um forçamento constante.
Pesquisadores do grupo de Hanns Christoph Nägerl no Departamento de Física Experimental da Universidade de Innsbruck realizaram um experimento usando um fluido quântico unidimensional composto por átomos fortemente interagentes resfriados a apenas alguns nanokelvin acima do zero absoluto. Eles aplicaram luz laser para criar um potencial de rede que ligava e desligava rapidamente, impulsionando efetivamente os átomos repetidamente. Inicialmente, os átomos absorviam energia como esperado, mas após um curto período, sua distribuição de momento congelou e a absorção de energia cinética cessou. O sistema alcançou um estado de localização dinâmica de muitos corpos (MBDL), onde a coerência quântica e o entrelaçamento de muitos corpos impediram a termalização e o comportamento difusivo apesar das interações e impulsos contínuos. «Neste estado, a coerência quântica e o entrelaçamento de muitos corpos impedem que o sistema se termalize e exiba comportamento difusivo, mesmo sob impulso externo sustentado», explicou Nägerl. «A distribuição de momento essencialmente congela e retém qualquer estrutura que tenha.» O autor principal, Yanliang Guo, observou a ordenação inesperada: «Inicialmente esperávamos que os átomos começassem a voar por todos os lados. Em vez disso, eles se comportaram de maneira surpreendentemente ordenada.» O colaborador teórico Lei Ying, da Universidade de Zhejiang, enfatizou o resultado contraintuitivo: «Isso não é o que esperávamos de forma ingênua. O que é impressionante é o fato de que, em um sistema fortemente impulsionado e fortemente interagente, a coerência de muitos corpos pode claramente interromper a absorção de energia. Isso vai contra nossa intuição clássica e revela uma estabilidade notável enraizada na mecânica quântica.» Para testar a robustez, a equipe introduziu aleatoriedade na sequência de impulso, o que rapidamente perturbou a localização. A dispersão de momento foi retomada e a absorção de energia aumentou sem limites, sublinhando o papel essencial da coerência quântica. Esta descoberta, publicada na Science (2025; 389 (6761): 716), tem implicações potenciais para tecnologias quânticas. Prevenir o aquecimento permanece um desafio chave para simuladores e computadores quânticos, que dependem de preservar estados delicados contra decoerência. «Este experimento fornece uma maneira precisa e altamente ajustável de explorar como os sistemas quânticos podem resistir à atração do caos», disse Guo. O trabalho foi apoiado pelo Fundo Austríaco de Ciência FWF, a Agência Austríaca de Promoção de Pesquisa FFG e a União Europeia.