Usando l'equivalente fisico della fotografia stroboscopica che cattura ogni contrazione di un ghepardo in pieno sprint, i ricercatori hanno utilizzato la spettroscopia ultraveloce per visualizzare gli elettroni che interagiscono come uno stato nascosto della materia in una lega superconduttiva.

ci vuole intenso, impulsi di fotoni a ciclo singolo - lampi - che colpiscono la lega raffreddata a velocità terahertz - trilioni di cicli al secondo - per attivare questo stato nascosto della materia modificando le interazioni quantistiche a livello atomico e subatomico.

E poi ci vuole una seconda luce terahertz per attivare una fotocamera ultraveloce per scattare immagini dello stato della materia che, quando completamente compreso e sintonizzato, potrebbe un giorno avere implicazioni per una più veloce, senza calore, informatica quantistica, memorizzazione e comunicazione delle informazioni.

La scoperta di questo nuovo schema di commutazione e della fase quantistica nascosta è stata piena di sfide concettuali e tecniche.

Per trovare nuovo, stati di elettroni emergenti della materia al di là dei solidi, liquidi e gas, i fisici della materia condensata di oggi non possono più fare completamente affidamento sui metodi tradizionali, Lento, metodi di sintonizzazione termodinamica come variazioni di temperatura, pressioni, composizioni chimiche o campi magnetici, disse Jigang Wang, un professore di fisica e astronomia della Iowa State University e uno scienziato di facoltà presso l'Ames Laboratory del Dipartimento di Energia degli Stati Uniti.

"Il grande, la domanda aperta su quale stato si nasconda sotto la superconduttività è universale, ma poco compreso, "Ha detto Wang. "Alcuni stati nascosti sembrano essere inaccessibili con qualsiasi metodo di regolazione termodinamica".

Il nuovo schema di commutazione quantistica sviluppato dai ricercatori (lo chiamano sintonizzazione quantistica-luce terahertz) utilizza brevi impulsi di trilionesimi di secondo a frequenza terahertz per bombardare selettivamente, senza riscaldamento, niobio-stagno superconduttore, che a temperature ultrafredde può condurre elettricità senza resistenza. I lampi portano improvvisamente il composto del modello in uno stato nascosto della materia.

La rivista scientifica Materiali della natura ha appena pubblicato un articolo che descrive la scoperta. Wang è l'autore corrispondente. Gli autori principali sono Xu Yang e Chirag Vaswani, Studenti laureati in fisica e astronomia dell'Iowa State.

Nella maggior parte dei casi, stati esotici della materia come quello descritto in questo documento di ricerca sono instabili e di breve durata. In questo caso, lo stato della materia è metastabile, il che significa che non decade in uno stato stabile per un ordine di grandezza più lungo di altri, stati transitori più tipici della materia.

La rapida velocità del passaggio a uno stato quantistico nascosto probabilmente ha qualcosa a che fare con questo.

"Qui, l'estinzione quantistica (cambiamento) è così veloce, il sistema è intrappolato in uno strano 'altopiano' e non sa come tornare indietro, " Wang ha detto. "Con questo fast-quench, ancora sistema non termico, non c'è un posto normale dove andare."

Una sfida rimanente per i ricercatori è capire come controllare e stabilizzare ulteriormente lo stato nascosto e determinare se è adatto per operazioni di logica quantistica, ha detto Wang. Ciò potrebbe consentire ai ricercatori di sfruttare lo stato nascosto per funzioni pratiche come l'informatica quantistica e per test fondamentali di bizzarra meccanica quantistica.

Tutto inizia con la scoperta da parte dei ricercatori di un nuovo schema di commutazione quantistica che dà loro accesso a stati della materia nuovi e nascosti.

Wang ha detto:"Stiamo creando e controllando una nuova materia quantistica che non può essere ottenuta con nessun altro mezzo".