Svet atómov ponúka veľa neobjaveného.
Výskumníci z Duke Quantum Center a University of Maryland dosiahli prelomový úspech, keď pozorovali fázový prechod v jednorozmernom (1D) reťazci atómov. Tento jav, ktorý bol teoreticky predpovedaný, no experimentálne nepozorovaný, otvára nové možnosti pre štúdium stavov hmoty a ich prechodov medzi rôznymi fázami. Ich zistenia, publikované v časopise Nature Physics, predstavujú sľubný prístup k realizácii stavov s konečnou energiou v platformách kvantovej simulácie.
Fázové prechody, teda zmeny medzi rôznymi stavmi hmoty, sú bežným javom v 3D a 2D systémoch. Teórie však naznačovali, že by sa mohli vyskytnúť aj v 1D systémoch, ak sú splnené určité podmienky. Výskumný tím, spájajúci teoretickú prácu fyzikov z University of Maryland s experimentálnou prácou fyzikov z Duke Quantum Center, sa zameral na pozorovanie tejto nepolapiteľnej fázovej zmeny. Vytvorili kontrolované prostredie pomocou kvantového simulátora zachytených iónov a simulovali systém pozostávajúci z 23 iónov ytterbia usporiadaných do 1D reťazca.
Kľúčovou výzvou bolo efektívne ohriať systém a pozorovať fázový prechod ako funkciu teploty, čo je v kvantových simulátoroch náročné. Vedci vyvinuli novú experimentálnu techniku, ktorá im umožnila prekonať tieto prekážky. Táto metóda spočívala v príprave iónov v špecifickom počiatočnom stave a následnom sledovaní ich prirodzenej dynamiky, ktorá napodobňovala účinky zvýšenej teploty. Vďaka tejto technike pozorovali prechod systému z magnetizovaného (usporiadaného) stavu do nemagnetizovaného (neusporiadaného) stavu, čím potvrdili výskyt fázovej zmeny. Tento úspech predstavuje prvé experimentálne pozorovanie fázového prechodu v 1D reťazci atómov a otvára dvere pre ďalšie skúmanie exotických stavov hmoty. V budúcnosti by táto metóda mohla pomôcť pri vývoji nových kvantových technológií.
Zdroj: Phys.org
Zdroj obrázku: Perplexity AI,
Add new comment