een nieuwe, Door Monash geleide theoretische studie bevordert ons begrip van de rol ervan in de thermodynamica in het kwantumonzuiverheidsprobleem.

Kwantumonzuiverheidstheorie bestudeert het gedrag van opzettelijk geïntroduceerde atomen (dwz 'onzuiverheden') die zich gedragen als bijzonder 'schone' quasideeltjes in een atomair achtergrondgas, waardoor een controleerbare 'perfecte testbed'-studie van kwantumcorrelaties mogelijk is.

De studie breidt de kwantumonzuiverheidstheorie uit, wat van groot belang is voor de onderzoeksgemeenschap op het gebied van kwantummaterie, naar een nieuwe dimensie:het thermische effect.

"We hebben een algemene relatie ontdekt tussen twee verschillende experimentele protocollen, namelijk ejectie en injectie radiofrequentie spectroscopie, waar voorafgaand aan ons werk een dergelijke relatie niet bekend was", legt hoofdauteur Dr. Weizhe Liu (Monash University School of Physics and Astronomy) uit.

Kwantumonzuiverheidstheorie

Kwantumonzuiverheidstheorie bestudeert de effecten van het introduceren van atomen van één element (dwz 'onzuiverheden') in een ultrakoud atomair gas van een ander element.

Bijvoorbeeld, een klein aantal kaliumatomen kan worden geïntroduceerd in een 'achtergrond' kwantumgas van lithiumatomen.

De geïntroduceerde onzuiverheden (in dit geval de kaliumatomen) gedragen zich als een bijzonder 'schoon' quasideeltje in het atoomgas.

Interacties tussen de geïntroduceerde onzuiverheidsatomen en het atomaire achtergrondgas kunnen worden 'afgestemd' via een extern magnetisch veld, waardoor onderzoek naar kwantumcorrelaties mogelijk is.

In de afgelopen jaren is er een explosie van studies geweest over het onderwerp kwantumonzuiverheden ondergedompeld in verschillende achtergrondmedia, dankzij hun controleerbare realisatie in ultrakoude atomaire gassen.

'Push' en 'Pull' modelleren met radiofrequentiepulsen

"Onze studie is gebaseerd op radiofrequentiespectroscopie, modelleren van twee verschillende scenario's:uitwerpen en injectie, " zegt Dr. Weizhe Liu, die een Research Fellow is bij FLEET, FLEET werkzaam in de groep van A/Prof Meera Parish en Dr. Jesper Levinsen.

Het team modelleerde het effect van radiofrequentiepulsen die onzuivere atomen van de ene spintoestand in de andere zouden dwingen, onbezette spin-status.

• In het scenario 'uitwerpen', radiofrequentiepulsen werken in op onzuiverheden in een spintoestand die sterk interageren met het achtergrondmedium, die onzuiverheden 'duwen' in een niet-interagerende spin-toestand.
• Het omgekeerde 'injectie'-scenario 'trekt' onzuiverheden van een niet-interagerende toestand naar een interagerende toestand.

Deze twee spectroscopieën worden vaak afzonderlijk gebruikt, om onderscheidende aspecten van het kwantumonzuiverheidsprobleem te bestuderen.

In plaats daarvan, de nieuwe Monash-studie toont aan dat de uitwerp- en injectieprotocollen dezelfde informatie onderzoeken.

"We ontdekten dat de twee scenario's - uitwerpen en injectie - aan elkaar gerelateerd zijn door een exponentiële functie van het vrije-energieverschil tussen de interagerende en niet-interactieve onzuiverheidstoestanden, " zegt dr. Liu.