Gli esperimenti basati sugli atomi in un cristallo artificiale scosso fatto di luce offrono nuove informazioni sulla fisica dei sistemi quantistici a molti corpi, che potrebbe aiutare nello sviluppo di future tecnologie di memorizzazione dei dati.

La velocità di scrittura e lettura delle informazioni magnetiche dai dispositivi di memorizzazione è limitata dal tempo necessario per manipolare il supporto dati. Per accelerare questi processi, i ricercatori hanno recentemente iniziato a esplorare l'uso di impulsi laser ultracorti in grado di commutare i domini magnetici nei materiali allo stato solido. Questo percorso si è rivelato promettente, ma i meccanismi fisici sottostanti rimangono poco compresi. Ciò è in gran parte dovuto alla complessità dei materiali magnetici coinvolti, in cui un gran numero di entità magnetiche interagiscono tra loro. Questi cosiddetti sistemi quantistici a molti corpi sono notoriamente difficili da studiare.

Frederik Görg e i suoi colleghi del gruppo del Prof. Tilman Esslinger nel Dipartimento di Fisica dell'ETH di Zurigo (Svizzera) hanno ora utilizzato un approccio alternativo per ottenere nuove informazioni sulla fisica in gioco in questi sistemi, come riportano in una pubblicazione pubblicata oggi sulla rivista Natura .

Görg e i suoi collaboratori hanno simulato materiali magnetici utilizzando atomi elettricamente neutri (ma magnetici) che hanno intrappolato in un cristallo artificiale fatto di luce. Anche se questo sistema è molto diverso dai materiali di stoccaggio che emulano, entrambi sono governati da principi fisici di base simili. A differenza di un ambiente a stato solido, però, molti effetti indesiderati derivanti ad esempio da impurità nel materiale sono assenti e tutti i parametri chiave del sistema possono essere regolati con precisione. Sfruttando questa riduzione di complessità e grado di controllo, il team è stato in grado di monitorare i processi microscopici nel loro sistema quantistico a molti corpi e di identificare modi per migliorare e manipolare l'ordine magnetico nel loro sistema.

Più importante, i fisici dell'ETH hanno dimostrato che mediante lo scuotimento controllato del cristallo in cui risiedono gli atomi, potevano passare tra due forme di ordine magnetico, noto come ordinamento antiferromagnetico e ferromagnetico, un processo importante per l'archiviazione dei dati. La comprensione fondamentale acquisita da questi esperimenti dovrebbe quindi aiutare a identificare e comprendere i materiali che potrebbero servire come base per la prossima generazione di supporti per l'archiviazione dei dati.