QUIONE, un microscop cu gaz cuantic unic, dezvoltat de cercetătorii de la ICFO din Spania, utilizează stronțiu pentru a simula sisteme cuantice complexe și a explora materialele la nivel atomic. Acesta are scopul de a rezolva probleme dincolo de capacitățile computaționale actuale și a demonstrat deja fenomene precum superfluiditatea.
Avans Tehnologic în Controlul Magnetic
Dezvoltarea QUIONE
Echipa de cercetare de la ICFO (Barcelona, Spania), formată din Sandra Buob, Jonatan Höschele, Dr. Vasiliy Makhalov și Dr. Antonio Rubio-Abadal, sub conducerea profesorului ICREA Leticia Tarruell, a construit propriul microscop cu gaz cuantic, numit QUIONE după zeița greacă a zăpezii. Acest microscop este singurul din lume care imaginează atomii individuali ai gazelor cuantice de stronțiu și primul de acest fel din Spania.
Simularea Cuantică
Scopul principal al QUIONE este simularea cuantică. Profesorul Leticia Tarruell explică: „Simularea cuantică poate simplifica sisteme foarte complicate în modele mai simple pentru a înțelege întrebări deschise pe care computerele actuale nu le pot răspunde, cum ar fi de ce unele materiale conduc electricitatea fără pierderi chiar și la temperaturi relativ ridicate.”
Sprijin și Finanțare
Cercetarea echipei de la ICFO a primit sprijin la nivel național (premii de la Societatea Regală Spaniolă de Fizică, proiecte și granturi de la Fundația BBVA, Fundația Ramón Areces, Fundația La Caixa și Fundația Cellex) și la nivel european (inclusiv un proiect ERC). QUIONE este cofinanțat de Guvernul Cataloniei, prin Secretariatul de Politici Digitale al Departamentului de Întreprinderi și Muncă.
Caracteristici Unice ale QUIONE
Proprietăți ale Stronțiului
Până acum, aceste microscoape au folosit atomi alcalini, precum litiul și potasiul, care au proprietăți optice mai simple comparativ cu atomii alcalino-pământoși precum stronțiul. Stronțiul oferă mai multe posibilități în experimente, făcându-l un element popular pentru aplicații în calculul cuantic și simularea cuantică.
Funcționarea QUIONE
Pentru a opera, cercetătorii au redus mai întâi temperatura gazului de stronțiu aproape de zero absolut folosind lasere pentru a încetini atomii. Apoi, au activat o rețea optică pentru a aranja atomii într-o rețea spațială. Atomii din această rețea au interacționat între ei, uneori experimentând tunelarea cuantică pentru a se deplasa dintr-un loc în altul. Această dinamică cuantică imită comportamentul electronilor în anumite materiale, ajutând la înțelegerea comportamentului complex al acestora.
Impact și Aplicații
Superfluiditatea
Echipa a confirmat că gazul de stronțiu era un superfluid, o fază cuantică a materiei care curge fără vâscozitate. „Am oprit brusc laserul rețelei, permițând atomilor să se extindă în spațiu și să interfereze unul cu celălalt. Aceasta a generat un model de interferență, datorită dualității undă-particulă a atomilor din superfluid,” explică Dr. Antonio Rubio-Abadal.
Perspective Viitoare
Profesorul ICREA Leticia Tarruell spune: „Este un moment foarte interesant pentru simularea cuantică. Acum că am adăugat stronțiul pe lista microscoapelor cu gaz cuantic disponibile, am putea simula în curând materiale mai complexe și exotice. Ne așteptăm să obținem mult mai multă putere de calcul pentru a folosi aceste mașini ca calculatoare cuantice analogice.”
QUIONE deschide noi orizonturi în explorarea și înțelegerea fenomenelor cuantice, oferind perspective revoluționare pentru viitoarele tehnologii de calcul.
