För första gången, forskare har observerat ett avbrott i ett enda kvantsystem. Observationen - och hur de gjorde observationen - har potentiella konsekvenser för fysiken utöver standardförståelsen för hur kvantpartiklar interagerar för att producera materia och låta världen fungera som vi känner den.

Forskarna publicerade sina resultat den 31 maj, i tidningen Vetenskap .

Kallas paritetstid (PT) symmetri, den matematiska termen beskriver egenskaperna hos ett kvantsystem - tidens utveckling för en kvantpartikel, samt om partikeln är jämn eller udda. Oavsett om partikeln rör sig framåt eller bakåt i tiden, konstigheten eller jämnheten förblir densamma i det balanserade systemet. När pariteten ändras, systembalansen - systemets symmetri - går sönder.

För att bättre förstå kvantinteraktioner och utveckla nästa generations enheter, forskare måste kunna kontrollera systemets symmetri. Om de kan bryta symmetrin, de kan manipulera spinntillståndet för kvantpartiklarna när de interagerar, vilket resulterar i kontrollerade och förutsagda resultat.

"Vårt arbete handlar om den kvantkontrollen, "sa Yang Wu, en författare på tidningen och en doktorsexamen student vid Hefei National Laboratory for Physical Sciences vid Microscale och Institutionen för modern fysik vid University of Science and Technology of China. Wu är också medlem i den kinesiska vetenskapsakademiens nyckellaboratorium för mikroskala magnetisk resonans.

Wu, hans doktorsexamen handledare Rong och kollegor använde ett kväve-ledigt centrum i en diamant som plattform. Kväveatomen med en extra elektron, omgiven av kolatomer, skapar den perfekta kapseln för att ytterligare undersöka elektronens PT -symmetri. Elektronen är ett enkelspinningssystem, vilket innebär att forskarna kan manipulera hela systemet bara genom att ändra utvecklingen av elektronspinntillståndet.

Genom vad Wu och Rong kallar en utvidgningsmetod, forskarna applicerade ett magnetfält på axeln för kvävevakanscentret, att dra elektronen till ett tillstånd av upphetsning. De applicerade sedan oscillerande mikrovågspulser, ändra paritet och tidsriktning för systemet och få det att gå sönder och förfalla med tiden.

"På grund av universaliteten i vår utvidgningsmetod och den höga kontrollerbarheten hos vår plattform, detta arbete banar väg för att experimentellt studera några nya fysiska fenomen relaterade till PT -symmetri, "Sa Wu.

Motsvarande författare Jiangfeng Du och Xing Rong, professorer vid Hefei National Laboratory for Physical Sciences vid mikroskala och Institutionen för modern fysik vid University of Science and Technology of China, var överens.

"Informationen som extraheras från sådan dynamik utökar och fördjupar förståelsen för kvantfysik, "sa Du, som också är akademiker vid Chinese Academy of Sciences. "Arbetet öppnar dörren till studier av exotisk fysik med icke-klassiska kvantsystem."