Un equipo de investigadores de la Universidad de Tsinghua ha realizado un hallazgo significativo en el ámbito de la física cuántica, demostrando que la disipasión, un proceso típicamente asociado a la pérdida de energía y decoherencia en sistemas cuánticos, puede ser utilizada como herramienta para estudiar las correlaciones intrínsecas de la materia cuántica fuertemente correlacionada. Este avance, publicado en la prestigiosa revista Nature Physics, abre nuevas posibilidades para la comprensión de sistemas cuánticos complejos.
Tradicionalmente, la disipasión se ha considerado un obstáculo en el estudio de sistemas cuánticos, ya que provoca la pérdida de la coherencia necesaria para que estos sistemas existan en una superposición de estados. Sin embargo, los investigadores liderados por Yajuan Zhao han propuesto un enfoque innovador, donde la disipasión se convierte en un medio para revelar características correlacionadas en sistemas cuánticos, en particular en gases cuánticos unidimensionales (1D).
Un nuevo método de investigación cuántica
El equipo de Zhao ha ideado una estrategia que utiliza la disipasión para detectar características intrínsecas en sistemas cuánticos fuertemente correlacionados, y ha demostrado su eficacia en la investigación de gases cuánticos 1D. Para llevar a cabo su estudio, prepararon gases de Bose 1D utilizando átomos de Rb-87 ultrafríos, los cuales fueron atrapados en una red óptica bidimensional.
Al aplicar luz de disipasión cercana a la resonancia sobre estos gases, indujeron una pérdida controlada de un solo cuerpo y monitorizaron la reducción del número de átomos mediante imágenes de absorción. En lugar de observar una simple decaída exponencial, encontraron un decaimiento de tipo estirado-exponencial, donde el exponente estirado es una propiedad universal, determinada únicamente por la fuerza de interacción adimensional, independiente de las características del medio disipativo y robusta frente a efectos térmicos. Este exponente mide la dimensión anómala del líquido de Luttinger, lo que sugiere una relación más profunda entre la disipasión y las propiedades cuánticas de los sistemas estudiados.
El descubrimiento más notable es que el decaimiento del número de átomos bajo una pérdida controlada de un solo cuerpo sigue una ley estirada-exponencial universal, lo que ofrece un método accesible para investigar las correlaciones cuánticas. Este enfoque podría ser fundamental para el estudio de fenómenos cuánticos complejos que son difíciles de medir en sistemas cerrados.
Los resultados de esta investigación no solo amplían el conocimiento sobre dinámicas cuánticas, sino que también tienen implicaciones potenciales en el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas. Zhao y su equipo planean utilizar este nuevo enfoque para investigar otros fenómenos cuánticos, como la separación espín-carga y el comportamiento de líquido no Fermi en superconductores de alta temperatura.
