Partikeltätheten relaterad till förfallet av kvantknuten (vänster), som överraskade forskare genom att lossa sig efter några mikrosekunder och så småningom förvandlas till snurrvirveln (höger). Upphovsman:Tuomas Ollikainen/Aalto University
En kvantgas kan knytas till knutar med hjälp av magnetfält. Våra forskare var de första som producerade dessa knutar som en del av ett samarbete mellan Aalto University och Amherst College, USA, och de har nu studerat hur knutarna beter sig över tid. Det överraskande resultatet är att knutarna lossnar sig under en kort tid, innan det blir en virvel.
Forskningen utfördes huvudsakligen av Tuomas Ollikainen, en doktorsexamen student vid Aalto -universitetet som delade sin tid mellan att utföra experimentellt arbete i Amherst i Massachusetts, och analysera data och utveckla hans teorier på Aalto.
"Vi hade inte kunnat studera dynamiken i den här typen av tredimensionella strukturer experimentellt tidigare, så det här är det första steget i denna riktning. "säger Ollikainen." Det faktum att knuten förfaller är förvånande, eftersom topologiska strukturer som kvantknutar vanligtvis är exceptionellt stabila. Det är också spännande för fältet eftersom vår observation att en tredimensionell kvantdefekt förfaller till en endimensionell defekt inte har setts tidigare i dessa kvantgassystem '
Kontroll av kvantgaser
Forskarna hoppas att deras nya studie öppnar nya vägar inom experimentell forskning. Ett av de viktigaste genombrotten i studien var att kunna ha bättre kontroll över kvantgasens tillstånd, vilket gjorde att de kunde upptäcka förändringar i dess struktur, som knutarnas förfall och virvelns bildning.
Den experimentella uppsättningen vid Amherst College där kvantgaser görs. Upphovsman:David Hall/Amherst College
"Naturligtvis kan man simulera dessa saker men att faktiskt göra kvantknutar är inte så lätt. Genom att kunna styra miljön bättre kan vi utforska olika effekter och lära oss mer om dessa spännande kvantsystem." berättar Ollikainen.
"När vi knöt kvantknutar 2016, det var det första förverkligandet av tredimensionellt lindade topologiska strukturer. Det var som att andas luft en annan planet för första gången. Fantastiskt. "Säger professor Mikko Möttönen, chef för Quantum Computing and Devices -gruppen där Ollikainen arbetar.
"Jag vet att många forskare har uppmärksammat vårt arbete och fått inspiration att testa detta i helt andra typer av system. Det skulle vara fantastiskt att se denna teknik användas någon dag i en praktisk tillämpning, vilket mycket väl kan hända. Våra senaste resultat visar att även om kvantknutar i atomgaser är spännande, du måste vara snabb att använda dem innan de lossnar sig själva. Således kommer de första applikationerna sannolikt att hittas i andra system, "Säger Möttönen.
