In een driedimensionale wereld, alle deeltjes moeten ofwel fermionen of bosonen zijn, maar in minder afmetingen, het bestaan ​​van deeltjes die bekend staan ​​als anyons, die tussenliggende kwantumstatistieken hebben, is mogelijk. Er wordt sterk aangenomen dat zulke fascinerende objecten bestaan ​​als opkomende quasideeltjes in fractionele quantum Hall-systemen, maar ondanks grote inspanningen, experimenteel bewijs van wie dan ook is zeer beperkt gebleven. Omdat kwantumstatistieken worden gedefinieerd door het gedrag van de fase van de golffunctie, wanneer twee identieke deeltjes worden uitgewisseld, vroege pogingen tot detectie van wie dan ook waren gebaseerd op interferometrische metingen met behulp van Fabry-Perot interferometrie of bundelsplitser-experimenten.

Tot dusver, er zijn veel pogingen gedaan om het experimentele bewijs van iedereen te verbeteren door te zoeken naar manieren om het FQH-effect te bestuderen en de onderliggende fysica ervan te begrijpen in zeer controleerbare kwantumsystemen zoals koude atomen of fotonische kwantumsimulators. Er zijn onderzoeken die hebben aangetoond dat interacties tussen licht en materie fractionele quasideeltjes kunnen creëren en opsluiten in atomaire gassen of elektronische systemen, en via time-of-light beeldvorming, meten handtekeningen van fractionele statistieken gedragen door het totale impulsmoment van een fractioneel quantum Hall-systeem.

In een recente studie gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , ICFO-onderzoekers Tobias Grass, Nicolo Baldelli, en Utso Bhattacharya, onder leiding van ICREA Prof. bij ICFO Maciej Lewenstein, en in samenwerking met Bruno Julia-Díaz van de Universiteit van Barcelona, een nieuwe benadering van detectie van iedereen beschrijven, wat een cruciaal element is voor het vergroten van de kennis van exotische kwantummaterie.

In tegenstelling tot eerdere detectieschema's, de studie die door de onderzoekers is geschreven, opent een nieuwe mogelijkheid die noch deeltjesuitwisseling noch interferometrie vereist. In plaats daarvan, de auteurs stellen voor om het gedrag van de anyons te traceren door er onzuiverheidsdeeltjes aan te binden. specifiek, het gemiddelde impulsmoment van een enkele onzuiverheid blijkt karakteristieke waarden aan te nemen die mogelijk fractioneel zijn. Voor een systeem van meerdere onzuiverheden, het totale impulsmoment moet dan afhangen van hoe deze effectieve enkelvoudige onzuiverheidsniveaus worden gevuld. Opvallend, de door de auteurs verkregen waarde komt niet overeen met het vullen van een Fermi-zee, noch met de condensatie van een bosonische modus. In plaats daarvan, de onzuiverheid impulsmoment interpoleert tussen deze limietgevallen, en de fractionele statistische parameter van de anyons kan direct worden afgeleid uit deze interpolatie.

Hun detectieschema vereist alleen dichtheidsmetingen en kan van toepassing zijn op Abeliaanse kwantum Hall-fasen in elektronische materialen en in fotonische of atomaire kwantumsimulatoren. De auteurs bespreken ook mogelijke generalisaties naar niet-Abelse iedereen. Aangezien de onzuiverheden een niet-interagerend gas van anyons realiseren, hun werk biedt ook de mogelijkheid om de ingewikkelde thermodynamica van anyonische systemen te bestuderen.