Kølemagneter med lyd

I dag, de fleste kvanteforsøg udføres ved hjælp af lys, herunder dem inden for nanomekanik, hvor små genstande afkøles med elektromagnetiske bølger i en sådan grad, at de afslører kvanteegenskaber. Nu, et hold fysikere ledet af Oriol Romero-Isart ved universitetet i Innsbruck og det østrigske videnskabsakademi foreslår i stedet at afkøle mikropartikler med lydbølger.

Mens kvantefysik normalt beskæftiger sig med de grundlæggende byggesten i lys og stof, i nogen tid, videnskabsmænd har forsøgt at undersøge kvanteegenskaberne af større objekter, derved undersøger grænsen mellem kvanteverdenen og hverdagen. Til dette formål, partikler bremses ved hjælp af elektromagnetiske bølger, og bevægelsesenergien reduceres drastisk. Dette beskrives som "bevægelseskøling." Kvanteegenskaber opstår, når partikler afkøles til deres grundlæggende kvantegrundtilstand, det er, til det lavest mulige energiniveau.

Indtil nu, den eneste måde at afkøle partikler til grundtilstanden har været at få dem til at interagere med fotoner fanget i en elektromagnetisk resonator. Men teoretiske fysikere ledet af Carlos Gonzalez-Ballestero og Oriol Romero-Isart fra universitetet i Innsbruck og det østrigske videnskabsakademi, i samarbejde med eksperimentalist Jan Gieseler fra Harvard University og ICFO i Barcelona, foreslå nu at få bevægelsen af ​​magnetiske partikler til at interagere med de interne akustiske bølger, der er begrænset inde i hver partikel.

Lydbølger i mikromagneter

I analogi med fotoner - lysets kvanta - kan vibrationer i et fast legeme beskrives som såkaldte fononer. Disse små lydbølgepakker forplanter sig gennem det faste stofs krystalgitter. "Fononerne er meget isolerede og interagerer kun med bevægelsen af ​​partikelbevægelsen gennem magnetiske bølger, " forklarer Carlos Gonzalez-Ballestero. "I vores arbejde, vi viser nu, at denne interaktion kan styres af et magnetfelt." Dette muliggør kvanteeksperimenter uden fotoner, og derfor endda med lysabsorberende partikler. "Omvendt vi viser også, at den stærke interaktion mellem bevægelse og fononer giver en vej til at sondere og manipulere den undvigende og eksotiske dynamik af akustiske og magnetiske bølger i meget små partikler, " tilføjer Oriol Romero-Isart. Den nye metode åbner også op for nye muligheder for kvanteinformationsbehandling, for eksempel, ved at bruge fononer som en kvantehukommelse.