Un nouveau, L'étude théorique menée par Monash fait progresser notre compréhension de son rôle en thermodynamique dans le problème des impuretés quantiques.

La théorie des impuretés quantiques étudie le comportement d'atomes délibérément introduits (c'est-à-dire, « impuretés ») qui se comportent comme des quasi-particules particulièrement « propres » dans un gaz atomique de fond, permettant une étude contrôlable du « banc d'essai parfait » des corrélations quantiques.

L'étude étend la théorie des impuretés quantiques, qui est d'un grand intérêt pour la communauté de recherche sur la matière quantique, dans une nouvelle dimension :l'effet thermique.

"Nous avons découvert une relation générale entre deux protocoles expérimentaux distincts, à savoir la spectroscopie radiofréquence d'éjection et d'injection, où avant nos travaux, aucune relation de ce type n'était connue », explique l'auteur principal, le Dr Weizhe Liu (École de physique et d'astronomie de l'Université Monash).

Théorie des impuretés quantiques

La théorie des impuretés quantiques étudie les effets de l'introduction d'atomes d'un élément (c'est-à-dire, « impuretés ») en un gaz atomique ultrafroid d'un autre élément.

Par exemple, un petit nombre d'atomes de potassium peut être introduit dans un gaz quantique « de fond » d'atomes de lithium.

Les impuretés introduites (dans ce cas, les atomes de potassium) se comportent comme une quasi-particule particulièrement « propre » au sein du gaz atomique.

Les interactions entre les atomes d'impuretés introduits et le gaz atomique de fond peuvent être "réglées" via un champ magnétique externe, permettant l'étude des corrélations quantiques.

Ces dernières années, il y a eu une explosion d'études sur le sujet des impuretés quantiques immergées dans différents milieux de fond, grâce à leur réalisation contrôlable dans des gaz atomiques ultrafroids.

Modélisation « Push » et « Pull » avec des impulsions radiofréquence

"Notre étude est basée sur la spectroscopie radiofréquence, modélisation de deux scénarios différents :éjection et injection, " dit le Dr Weizhe Liu, qui est chercheur avec FLEET, FLEET travaillant dans le groupe de A/Prof Meera Parish et Dr. Jesper Levinsen.

L'équipe a modélisé l'effet des impulsions de radiofréquence qui forceraient les atomes d'impuretés d'un état de spin à un autre, état de rotation inoccupé.

• Dans le scénario « éjection », les impulsions radiofréquence agissent sur les impuretés dans un état de spin qui interagissent fortement avec le milieu de fond, « poussant » ces impuretés dans un état de rotation sans interaction.
• Le scénario d'« injection » inverse « tire » les impuretés d'un état de non-interaction vers un état d'interaction.

Ces deux spectroscopies sont couramment utilisées séparément, étudier les aspects distinctifs du problème des impuretés quantiques.

Au lieu, la nouvelle étude Monash montre que les protocoles d'éjection et d'injection sondent les mêmes informations.

"Nous avons constaté que les deux scénarios - éjection et injection - sont liés l'un à l'autre par une fonction exponentielle de la différence d'énergie libre entre les états d'impureté en interaction et sans interaction, " dit le Dr Liu.