Agora é tecnicamente possível manter grupos de átomos em temperaturas que são apenas alguns centésimos de grau acima do zero absoluto.
Esse chamado ‘gás ultracold’ carregado em uma treliça óptica é uma plataforma extremamente poderosa para estudar fenômenos da mecânica quântica, incluindo transições de fase, devido ao excelente controle de parâmetros experimentais, como profundidades potenciais, forças de interação entre partículas e parâmetros da treliça. Sk Noor Nabi, da Universidade de Zhejiang, em Hangzhou, China, e colegas do Instituto Indiano de Tecnologia de Guwahati, na Índia, estudaram a transição de fase entre os estados isolante de Mott (MI) e superfluido (SF) desse gás em um período dependente do tempo. campo magnético sintético. Seus resultados, publicados no EPJ B, mostram que o espectro de energia do gás perde simetria no campo magnético flutuante. Isso é observado no desaparecimento do impressionante efeito ‘borboleta de Hofstadter’ visto no espectro de energia sob um campo magnético constante.
A física de um gás ultra-frio – em outras palavras, de bósons neutros em interação próximo ao zero absoluto – pode ser descrita matematicamente com o modelo de Bose-Hubbard. Usando essa teoria, Nabi e seus colegas de trabalho modelaram um gás ultrafrio neutro em um campo magnético sintético com um fluxo magnético que variava ao longo do tempo. A plotagem dos diagramas de fases em diferentes pontos no tempo e para diferentes valores do fluxo magnético mostrou algumas mudanças bastante dramáticas na forma da fronteira entre os estados MI (isolante) e SF (viscosidade zero). Assim, a estabilidade da fase MI e, portanto, a localização crítica da transição de fase depende da escolha particular do campo do medidor dependente do tempo. Eles também mostraram que a simetria do espectro de energia sob um campo magnético constante foi perdida quando a dependência de tempo foi introduzida, levando ao desaparecimento do padrão de borboleta característica de Hofstadter.
O modelo de Bose-Hubbard é importante para o estudo do entrelaçamento quântico, que tem muitas aplicações na teoria da informação quântica. Portanto, estudos como este – que podem parecer obscuros na superfície – podem ter aplicações no “mundo real” quando os computadores quânticos se tornam praticáveis.
Publicado em 06/02/2020 08h06
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