Oggi, la maggior parte degli esperimenti quantistici viene eseguita con l'aiuto della luce, compresi quelli in nanomeccanica, in cui piccoli oggetti vengono raffreddati con onde elettromagnetiche a tal punto da rivelare proprietà quantistiche. Ora, un team di fisici guidato da Oriol Romero-Isart presso l'Università di Innsbruck e l'Accademia austriaca delle scienze propone invece di raffreddare le microparticelle con le onde sonore.

Mentre la fisica quantistica di solito si occupa degli elementi costitutivi di base della luce e della materia, per un po 'di tempo, gli scienziati hanno cercato di studiare le proprietà quantistiche di oggetti più grandi, sondando così il confine tra il mondo quantistico e la vita quotidiana. Per questo scopo, le particelle vengono rallentate con l'aiuto delle onde elettromagnetiche e l'energia motrice viene drasticamente ridotta. Questo è descritto come "raffreddamento del movimento". Le proprietà quantistiche si verificano quando le particelle vengono raffreddate al loro stato fondamentale quantistico fondamentale, questo è, al livello di energia più basso possibile.

Finora, l'unico modo per raffreddare le particelle allo stato fondamentale è stato quello di farle interagire con i fotoni intrappolati in un risonatore elettromagnetico. Ma i fisici teorici guidati da Carlos Gonzalez-Ballestero e Oriol Romero-Isart dell'Università di Innsbruck e dell'Accademia austriaca delle scienze, in collaborazione con lo sperimentatore Jan Gieseler dell'Università di Harvard e dell'ICFO di Barcellona, Proponiamo ora di far interagire il moto delle particelle magnetiche con le onde acustiche interne che sono confinate all'interno di ogni particella.

Onde sonore in micromagneti

In analogia ai fotoni, i quanti di luce, le vibrazioni in un corpo solido possono essere descritte come i cosiddetti fononi. Questi piccoli pacchetti di onde sonore si propagano attraverso il reticolo cristallino del solido. "I fononi sono molto isolati e interagiscono con il movimento della particella solo attraverso onde magnetiche, " spiega Carlos Gonzalez-Ballestero. "Nel nostro lavoro, ora mostriamo che questa interazione può essere controllata da un campo magnetico." Ciò consente esperimenti quantistici senza fotoni, e quindi anche con particelle che assorbono la luce. "Al contrario, mostriamo anche che la forte interazione tra movimento e fononi fornisce un percorso per sondare e manipolare le dinamiche sfuggenti ed esotiche delle onde acustiche e magnetiche in particelle molto piccole, " aggiunge Oriol Romero-Isart. Il nuovo metodo apre anche nuove possibilità per l'elaborazione delle informazioni quantistiche, Per esempio, utilizzando i fononi come memoria quantistica.