Sabemos que el reino de física cuántica Es una ciencia que opera a una escala alucinantemente pequeña, por lo que ver cómo ocurren las interacciones cuánticas siempre es emocionante. Ahora, los físicos han logrado observar miles y miles de millones de electrones enredados que pasan a través de una película de metal.
La película es una mezcla de iterbio, rodio y silicio, y es lo que conocido como un "metal extraño", uno que no actúa como se esperaba a temperaturas muy bajas.
"Con metales extraños, hay una conexión inusual entre la resistencia eléctrica y la temperatura", explicó el físico Silke Bühler-Paschen de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria.
"A diferencia de los metales simples como el cobre o el oro, esto no parece deberse al movimiento térmico de los átomos, sino a las fluctuaciones cuánticas a la temperatura cero absoluta".
Estas fluctuaciones representan un criticidad cuántica – ese punto entre estados cuánticos que son equivalentes a la transición entre líquidos, sólidos y gases en la física clásica; el equipo dice que esta cascada de electrones es la mejor evidencia de un vínculo entre la criticidad cuántica y entrelazamiento.
El espectrómetro de terahercios utilizado para medir enredos. (Jeff Fitlow / Rice University)
"Cuando pensamos en entrelazamiento cuántico, pensamos en cosas pequeñas " dice el físico Qimiao Si, de la Universidad de Rice. "No lo asociamos con objetos macroscópicos".
"Pero en un punto crítico cuántico, las cosas son tan colectivas que tenemos la oportunidad de ver los efectos del enredo, incluso en una película metálica que contiene miles de millones de objetos de mecánica cuántica".
Los experimentos que realizaron Bühler-Paschen, Si y sus colegas fueron increíblemente desafiantes desde muchos niveles: desde la síntesis de materiales altamente complejos necesarios para crear el metal extraño, hasta la delicada espectroscopía de terahercios necesaria para observar los electrones.
Finalmente, después de un minucioso proceso, el equipo encontró lo que estaban buscando: el signo revelador de la criticidad cuántica conocida como escalado de frecuencia sobre temperatura
"Conceptualmente, fue realmente un experimento soñado" dice si. "Pruebe el sector de carga en el punto crítico cuántico magnético para ver si es crítico, si tiene escala dinámica".
"Si no ves nada que sea colectivo, eso es escalamiento, el punto crítico debe pertenecer a algún tipo de descripción de libro de texto. Pero, si ves algo singular, lo que de hecho vimos, entonces es una evidencia muy directa y nueva de la naturaleza del enredo cuántico de la criticidad cuántica ".
Lo que significa toda esta física de alto nivel es un gran potencial: posibles avances cuánticos en informática, comunicaciones y más. Científicos he hipotetizado sobre un vínculo entre el enredo cuántico y la criticidad cuántica antes, pero ahora se ha observado.
El estudio de los estados cuánticos todavía está en su misma fase. primeras etapas, pero podría ser la clave para todo tipo de ciencia extraña, como la alta temperatura superconductividad – que también se cree que está respaldado por la criticidad cuántica.
Comprender cómo cambian estas fases cuánticas nos da una mejor oportunidad de poder controlarlas en el futuro, y aunque todavía está muy lejos, se acercó un poco más.
"Nuestros hallazgos sugieren que la misma física subyacente, la criticidad cuántica, puede conducir a una plataforma para la información cuántica y la superconductividad a alta temperatura". dice si. "Cuando uno contempla esa posibilidad, no puede evitar maravillarse ante la maravilla de la naturaleza".
La investigación ha sido publicada en Ciencias.