فیزیکدانانی از آلمان برای اولین بار از تصویربرداری فلورسانس برای شناسایی ذرات منفرد در یک شبکه نوری استفاده کردند. این موفقیت می‌تواند به پژوهشگران اجازه خلق شبیه‌سازی‌های پیشرفته‌تری از پدیده‌های کوانتومی بدهد و کمک بزرگی برای رسیدن به محاسابات کوانتومی عملی باشد.
پیشرفتی دیگر در درک پدیده‌های کوانتومی
فیزیکدانانی از آلمان برای اولین بار از تصویربرداری فلورسانس برای شناسایی ذرات منفرد در یک شبکه نوری استفاده کردند. این موفقیت می‌تواند به پژوهشگران اجازه خلق شبیه‌سازی‌های پیشرفته‌تری از پدیده‌های کوانتومی بدهد و کمک بزرگی برای رسیدن به محاسابات کوانتومی عملی باشد.
شبکه‌های نوری، آرایه‌های منظمی از چاه‌های انرژی همسان هستند که از تقاطع باریکه‌های لیزری ایجاد می‌شوند.
در یک BEC چگالی تعداد اتم‌ها از یک جایگاه شبکه به جایگاه دیگر افت و خیز‌های بزرگی نشان می‌دهد (چپ). در حالت نارسانای مات (وسط) تعداد اتم‌ها تقریبا به‌طور کامل ثابت است. در تعداد ذرات بیشتر، یک ساختار پوسته‌ای مشخص ایجاد می‌شود (راست).
در این پژوهش جدید، اشتفان کوهر و ایمانوئل بلاخ از مؤسسه‌ی اپتیک کوانتومی مرکز ماکس پلانک در گارکینگ توانستند یک شبکه نوری ایجاد کنند که گاز فراسردی به نام چگالیده (condensate)) بوز – اینشتین (BEC) را در برداشت. این سیستم‌ها موقعی تشکیل می‌شوند که اتم‌های یکسان با اسپین صحیح تا اندازه‌ای سرد شوند که تمام آنها در یک حالت کوانتومی همسان قرار گیرند، در این صورت همه آنها به مانند یک ذره کوانتومی واحد رفتار می‌کنند.
گروه کوهر BEC مورد نظر را با سردسازی چندین هزار اتم روبیدیوم-۸۷ تا دمای صفر مطلق ایجاد کرده و سپس یک پیکربندی شبکه نوری برای تشکیل یک سری از نواحی “تاریک” و “روشن” ایجاد نمود. به خاطر ترازهای انرژی، اتم‌های روبیدویم با احتمال بسیار زیادی در نواحی تاریک مستقر می‌شوند و هر اتم برای پرش از یک ناحیه تاریک به ناحیه تاریک دیگر نیاز به عبور از یک سد انرژی قابل‌توجهی دارد. این پیکربندی به نارسانای مات (Mott) معروف است زیرا مشابه جامدی رفتار می‌کند که در آن الکترون‌های باند هدایت به‌دلیل برهم‌کنش‌های قوی بین اتم‌ها به‌‌‌‌‌صورت موضعی متمرکز شده‌اند.
از لحاظ نظری، تعداد اتم‌ها در یک BEC بین جایگاهای مختلف شبکه تغییر می‌کند. در مورد نارسانای مات، پیش‌بینی می‌شود که در دماهای بسیار پایین نزدیک به صفر کلوین این تعداد به یک مقدار ثابت میل کند و اتم‌ها به‌‌‌‌‌صورت منظم در هر جایگاه شبکه قرار گیرند. گروه کوهر هم‌اکنون با تصویربرداری فلورسانس برای اولین بار قادر به مشاهده مستقیم این رفتار در یک آزمایش شده است.
این محققان نتایج خود را در مجله‌ی Nature منتشر کرده‌اند.
