Il est maintenant techniquement possible de maintenir des groupes d'atomes à des températures qui ne sont que de quelques centièmes de degré au-dessus du zéro absolu. Ce gaz dit « ultrafroid » chargé dans un réseau optique est une plateforme extrêmement puissante pour étudier les phénomènes de mécanique quantique dont les transitions de phase, grâce à l'excellent contrôle des paramètres expérimentaux, comme les profondeurs potentielles, les forces d'interaction entre les particules et les paramètres de réseau. Sk Noor Nabi de l'Université du Zhejiang à Hangzhou, Chine et ses collègues de l'Institut indien de technologie, Guwahati, Inde, ont étudié la transition de phase entre les états isolant de Mott (MI) et superfluide (SF) d'un tel gaz dans un champ magnétique synthétique dépendant du temps. leurs résultats, Publié dans EPJ B , montrent que le spectre d'énergie du gaz perd sa symétrie dans le champ magnétique fluctuant. Ceci est observé dans la disparition de l'effet frappant du «papillon de Hofstadter» observé dans le spectre d'énergie sous un champ magnétique constant.

La physique d'un gaz ultrafroid - en d'autres termes, d'interagir, bosons neutres proches du zéro absolu—peuvent être décrits mathématiquement avec le modèle de Bose-Hubbard. En utilisant cette théorie, Nabi et ses collègues ont modélisé un gaz neutre ultrafroid dans un champ magnétique synthétique avec un flux magnétique qui a varié dans le temps. Le tracé des diagrammes de phases à différents moments et pour différentes valeurs de flux magnétique a montré des changements assez spectaculaires dans la forme de la frontière entre les états MI (isolant) et SF (viscosité nulle). Ainsi, la stabilité de la phase MI et donc l'emplacement critique de la transition de phase dépendent du choix particulier du champ de jauge dépendant du temps. Ils ont également montré que la symétrie du spectre d'énergie sous un champ magnétique constant était perdue une fois la dépendance temporelle introduite, conduisant à la disparition du motif de papillon caractéristique de Hofstadter.

Le modèle de Bose-Hubbard est important pour l'étude de l'intrication quantique, qui a de nombreuses applications en théorie de l'information quantique. Par conséquent, des études comme celle-ci, qui peuvent sembler assez obscures à première vue, pourraient avoir des applications dans le « monde réel » lorsque les ordinateurs quantiques deviendront réalisables.