Onderzoekers van de University of British Columbia hebben een nieuw systeem gevonden dat zou kunnen helpen bij het opleveren van 'warmere' kwantumtechnologieën.

Kwantumtechnologieën zoals kwantumcomputers hebben het potentieel om informatie veel sneller en krachtiger te verwerken dan conventionele computers. Dat vooruitzicht heeft de interesse in exotische, complexe kwantumverschijnselen, in het bijzonder een staat die veellichaamslokalisatie wordt genoemd.

Lokalisatie van veel lichamen treedt op wanneer kwantuminteracties deeltjes vangen in een webachtig netwerk van willekeurige locaties. Deze fase van materie beschermt de energie die is opgeslagen in kwantumtoestanden tegen degradatie tot warmte - een effect dat informatie in fragiele qubits zou kunnen beschermen, die de bouwstenen zijn van kwantumberekening.

Tot nu toe pogingen om de lokalisatie van veel lichamen te bestuderen, zowel theoretisch als experimenteel, hebben zich gericht op kwantumsystemen die zijn afgekoeld tot temperaturen dicht bij het absolute nulpunt, of -273°C.

"Er is aangenomen dat het effect alleen optreedt onder omstandigheden die erg moeilijk te construeren zijn, " legt UBC chemisch fysicus Ed Grant uit. "Tot nu toe, het meeste bewijs voor lokalisatie van veel lichamen is gevonden met behulp van atomen die in de ruimte zijn gerangschikt door gekruiste laservelden. Maar arrangementen zoals deze gaan alleen mee zolang het licht aan is en worden net zo gemakkelijk verstoord als het scheuren van een stuk vloeipapier."

In het laatste nummer van Fysieke beoordelingsbrieven , Grant en theoretisch fysicus John Sous beschrijven de resultaten van een experiment waarbij laserpulsen voorzichtig een groot aantal moleculen in een gas van stikstofmonoxide optillen om een ​​ultrakoud plasma te vormen.

het plasma, bestaande uit elektronen, ionen en Rydberg-moleculen (NO+-ionen in een baan om een ​​elektron op afstand), zichzelf assembleert en lijkt een robuuste gelokaliseerde veel-lichaamstoestand te vormen. De onderzoekers geloven dat het plasma 'quencht' om deze toestand op natuurlijke wijze te bereiken, zonder een web van laservelden nodig te hebben - niet meer uit elkaar te scheuren.

Net zo belangrijk, het systeem hoeft niet te starten bij een temperatuur in de buurt van het absolute nulpunt. Het mechanisme van zelfassemblage werkt natuurlijk bij hoge temperatuur, schijnbaar leidend tot een spontane staat van lokalisatie van vele lichamen.

"Dit zou ons een veel gemakkelijkere manier kunnen geven om een ​​kwantummateriaal te maken, wat goed nieuws is voor praktische toepassingen, " zegt Granaat.