Квантовые свойства возникают, когда частицы охлаждаются до их фундаментального квантового основного состояния, то есть до минимально возможного уровня энергии. Хотя до сих пор единственным способом охлаждения частиц до основного состояния было заставить их взаимодействовать с фотонами, захваченными в электромагнитный резонатор, физики-теоретики во главе с Карлосом Гонсалес-Баллестеро и Ориолом Ромеро-Изартом с факультета теоретической физики Университета им.
Инсбрук и Институт квантовой оптики и квантовой информации (IQOQI) Австрийской академии наук в сотрудничестве с экспериментатором Яном Гизелером из Гарвардского университета и ICFO в Барселоне теперь предлагают заставить движение магнитных частиц взаимодействовать с внутренними акустическими волнами, которые ограничены. внутри каждой частицы.
Звуковые волны в микромагнитах
По аналогии с фотонами – квантами света – колебания твердого тела можно описать как так называемые фононы. Эти небольшие пакеты звуковых волн распространяются через кристаллическую решетку твердого тела. «Фононы очень изолированы и взаимодействуют с движением частицы только посредством магнитных волн», – объясняет Карлос Гонсалес-Баллестеро. «В нашей работе мы сейчас показываем, что этим взаимодействием можно управлять с помощью магнитного поля.«Это позволяет проводить квантовые эксперименты без фотонов, а значит, даже со светопоглощающими частицами. «И наоборот, мы также показываем, что сильное взаимодействие между движением и фононами дает возможность исследовать и управлять неуловимой и экзотической динамикой акустических и магнитных волн в очень маленьких частицах», – добавляет Ориоль Ромеро-Изарт.
Новый метод также открывает новые возможности для обработки квантовой информации, например, за счет использования фононов в качестве квантовой памяти.