"Push" e "pull":spettri di espulsione (a) e di iniezione (b) di impurità in un esperimento di gas quantistico. Un campo RF guida una transizione tra gli stati di spin di impurità interagenti (↑) e non interagenti (↓). Credito:ARC Center of Excellence in Future Low Energy Electronics Technologies
Una nuova, Lo studio teorico condotto da Monash fa avanzare la nostra comprensione del suo ruolo nella termodinamica nel problema dell'impurità quantistica.
La teoria dell'impurità quantistica studia il comportamento degli atomi introdotti deliberatamente (cioè, "impurità") che si comportano come quasiparticelle particolarmente "pulite" all'interno di un gas atomico di fondo, consentendo uno studio controllabile 'perfetto banco di prova' delle correlazioni quantistiche.
Lo studio estende la teoria dell'impurità quantistica, che è di notevole interesse per la comunità di ricerca sulla materia quantistica, in una nuova dimensione:l'effetto termico.
"Abbiamo scoperto una relazione generale tra due distinti protocolli sperimentali, vale a dire spettroscopia di radiofrequenza di iniezione e di iniezione, dove prima del nostro lavoro non era nota tale relazione", spiega l'autore principale Dr. Weizhe Liu (Scuola di Fisica e Astronomia dell'Università di Monash).
Teoria dell'impurità quantistica
La teoria dell'impurità quantistica studia gli effetti dell'introduzione di atomi di un elemento (cioè, 'impurità') in un gas atomico ultrafreddo di un altro elemento.
Per esempio, un piccolo numero di atomi di potassio può essere introdotto in un gas quantico di "sfondo" di atomi di litio.
Le impurità introdotte (in questo caso, gli atomi di potassio) si comportano come una quasiparticella particolarmente "pulita" all'interno del gas atomico.
Le interazioni tra gli atomi di impurità introdotti e il gas atomico di fondo possono essere "sintonizzati" tramite un campo magnetico esterno, permettendo lo studio delle correlazioni quantistiche.
Negli ultimi anni c'è stata un'esplosione di studi sul tema delle impurezze quantistiche immersi in diversi medium di fondo, grazie alla loro realizzazione controllabile in gas atomici ultrafreddi.
Modellazione "Push" e "Pull" con impulsi a radiofrequenza
"Il nostro studio si basa sulla spettroscopia a radiofrequenza, modellando due diversi scenari:espulsione e iniezione, "dice il dottor Weizhe Liu, chi è un Research Fellow con FLEET, FLEET che lavora nel gruppo di A/Prof Meera Parish e Dr. Jesper Levinsen.
Il team ha modellato l'effetto degli impulsi a radiofrequenza che costringerebbero gli atomi di impurità da uno stato di spin a un altro, stato di rotazione non occupato.
Queste due spettroscopie sono comunemente usate separatamente, studiare gli aspetti distintivi del problema dell'impurezza quantistica.
Anziché, il nuovo studio di Monash mostra che i protocolli di espulsione e di iniezione sondano le stesse informazioni.
"Abbiamo scoperto che i due scenari, espulsione e iniezione, sono correlati tra loro da una funzione esponenziale della differenza di energia libera tra gli stati di impurità interagenti e non interagenti, "dice il dottor Liu.
