Trong gần một thế kỷ, các hạt giả, các vật thể lượng tử có các thuộc tính độc đáo, đã đặt ra một thách thức cho các nhà khoa học. Giờ đây, một nhóm các nhà vật lý tại Đại học Yale đã đạt được một bước đột phá quan trọng bằng cách chứng minh khả năng kiểm soát lớn hơn đối với các thực thể khó nắm bắt này. Khám phá này, được công bố trên *Nature Physics*, thách thức các nguyên tắc khoa học đã được thiết lập và hứa hẹn những tiến bộ trong nghiên cứu lượng tử.
Các hạt giả là các vật thể lượng tử "nổi lên", trong đó một hạt trung tâm tương tác với các hạt xung quanh, thể hiện các thuộc tính tập thể không tìm thấy trong các thành phần riêng lẻ. Chúng rất quan trọng để hiểu các hệ lượng tử tương tác được sử dụng trong máy tính, cảm biến và các thiết bị khác. Tuy nhiên, các tương tác phức tạp của chúng đã cản trở việc nghiên cứu hiệu quả.
Nir Navon, Phó Giáo sư Vật lý tại Yale, giải thích rằng bằng cách thao tác một điều khiển đơn giản, họ có thể thay đổi các thuộc tính của hạt giả, ví nó giống như việc biến một con ngựa thành kỳ lân bằng cách quản lý bụi xung quanh. Nhóm Yale đã tạo ra các thí nghiệm có kiểm soát để mô phỏng các hiện tượng lượng tử, tập trung vào Fermi polarons, các hạt giả được hình thành bởi các tạp chất tương tác với fermion.
Bằng cách làm mát các nguyên tử được điều khiển bằng tia laser đến nhiệt độ nanoKelvin và sử dụng điều khiển tần số vô tuyến chính xác, các nhà nghiên cứu đã đạt được ảnh hưởng chưa từng có đối với Fermi polarons. Michael Knap của Đại học Kỹ thuật Munich lưu ý rằng mức độ kiểm soát này có thể dẫn đến các trạng thái lượng tử mới thách thức nhiệt động lực học, thúc đẩy nghiên cứu sâu hơn về các trạng thái kỳ lạ này.
Khả năng thao tác các hạt giả mở ra những con đường để hiểu và kiểm soát các hệ lượng tử theo những cách mới. Navon hình dung khả năng phá hủy hoặc hồi sinh các hạt giả một cách có kiểm soát, thu hẹp khoảng cách giữa các hệ lượng tử được hiểu rõ và hiện khó nắm bắt. Sự tiến bộ này có thể cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về cơ học lượng tử và các ứng dụng tiềm năng của nó.