Per la prima volta, i ricercatori hanno osservato un'interruzione in un singolo sistema quantistico. L'osservazione, e il modo in cui l'hanno fatta, ha potenziali implicazioni per la fisica oltre la comprensione standard di come le particelle quantistiche interagiscono per produrre materia e consentire al mondo di funzionare come lo conosciamo.

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati il ​​31 maggio, nel diario Scienza .

Chiamata simmetria parity-time (PT), il termine matematico descrive le proprietà di un sistema quantistico:l'evoluzione del tempo per una particella quantistica, così come se la particella è pari o dispari. Sia che la particella si muova avanti o indietro nel tempo, lo stato di disparità o parità rimane lo stesso nel sistema bilanciato. Quando la parità cambia, l'equilibrio del sistema, la simmetria del sistema, si rompe.

Per comprendere meglio le interazioni quantistiche e sviluppare dispositivi di nuova generazione, i ricercatori devono essere in grado di controllare la simmetria dei sistemi. Se possono rompere la simmetria, potrebbero manipolare lo stato di spin delle particelle quantistiche mentre interagiscono, con risultati controllati e previsti.

"Il nostro lavoro riguarda il controllo quantistico, " disse Yang Wu, un autore sulla carta e un dottorato di ricerca. studente presso il Laboratorio Nazionale di Scienze Fisiche di Hefei presso la Microscala e il Dipartimento di Fisica Moderna presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina. Wu è anche membro dell'Accademia cinese delle scienze Key Laboratory of Microscale Magnetic Resonance.

Wu, il suo dottorato di ricerca il supervisore Rong e i suoi colleghi hanno utilizzato come piattaforma un centro di ricerca di azoto in un diamante. L'atomo di azoto con un elettrone in più, circondato da atomi di carbonio, crea la capsula perfetta per studiare ulteriormente la simmetria PT dell'elettrone. L'elettrone è un sistema a spin singolo, il che significa che i ricercatori possono manipolare l'intero sistema semplicemente modificando l'evoluzione dello stato di spin dell'elettrone.

Attraverso quello che Wu e Rong chiamano un metodo di dilatazione, i ricercatori hanno applicato un campo magnetico all'asse del centro di azoto vacante, portando l'elettrone in uno stato di eccitabilità. Hanno quindi applicato impulsi a microonde oscillanti, modificando la parità e la direzione temporale del sistema e provocandone la rottura e il decadimento nel tempo.

"A causa dell'universalità del nostro metodo di dilatazione e dell'elevata controllabilità della nostra piattaforma, questo lavoro apre la strada allo studio sperimentale di alcuni nuovi fenomeni fisici legati alla simmetria PT, " disse Wu.

Gli autori corrispondenti Jiangfeng Du e Xing Rong, professori presso il Laboratorio Nazionale di Scienze Fisiche di Hefei presso la Microscala e il Dipartimento di Fisica Moderna presso l'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, erano d'accordo.

"Le informazioni estratte da tali dinamiche estendono e approfondiscono la comprensione della fisica quantistica, " ha detto Du, che è anche un accademico dell'Accademia cinese delle scienze. "Il lavoro apre le porte allo studio della fisica esotica con sistemi quantistici non classici".