Quantensprung: Superradiante Phasenübergang beobachtet, Revolutionierung der Quantentechnologie

Jahrzehntealte Vorhersage bestätigt

Forscher der Rice University haben eine bahnbrechende Leistung vollbracht und einen superradianten Phasenübergang (SRPT) direkt beobachtet. Dieses vor über einem halben Jahrhundert vorhergesagte Quantenphänomen birgt ein immenses Potenzial für Quantencomputer, -kommunikation und -sensorik.

Der SRPT beinhaltet zwei Gruppen von Quantenpartikeln, die kollektiv fluktuieren und einen neuen Materiezustand ohne externe Auslöser bilden. Die Ergebnisse des Teams wurden in Science Advances veröffentlicht.

Überwindung theoretischer Barrieren

Die Entdeckung wurde in einem Kristall aus Erbium, Eisen und Sauerstoff gemacht, der auf -260,9 Grad Celsius gekühlt und einem Magnetfeld von 7 Tesla ausgesetzt wurde. Die Forscher umgingen die Beschränkung des „No-Go-Theorems“, indem sie eine magnonische Version des SRPT im magnetischen Kristall erzeugten.

Dasom Kim, eine Doktorandin an der Rice University, erklärte, dass sie den Übergang durch die Kopplung der Spin-Fluktuationen von Eisen- und Erbiumionen realisierten. Die Magnonen der Eisenionen ahmen Vakuumfluktuationen nach, während die Spins der Erbiumionen Materiefluktuationen darstellen.

Revolution der Quantentechnologie

Das Team beobachtete die Signaturen des SRPT mithilfe fortschrittlicher spektroskopischer Techniken. Die Forscher sind begeistert von den Implikationen für die Quantentechnologie.

Kim merkte an, dass das System quantenmechanisch gequetschte Zustände in der Nähe des quantenkritischen Punkts des Übergangs stabilisiert, wodurch die Messgenauigkeit verbessert wird. Dieser Fortschritt könnte Quantensensoren und Computertechnologien revolutionieren und ihre Genauigkeit, Empfindlichkeit und Leistung verbessern.

Junichiro Kono, der korrespondierende Autor der Studie, erklärte, dass dieser Durchbruch einen neuen Rahmen für das Verständnis und die Nutzung intrinsischer Quanteninteraktionen innerhalb von Materialien etabliert.