I en tredimensionell värld, alla partiklar måste vara antingen fermioner eller bosoner, men i färre dimensioner, förekomsten av partiklar som kallas anyons, som har mellanliggande kvantstatistik, är möjligt. Sådana fascinerande objekt tros starkt existera som framväxande kvasipartiklar i fraktionerade kvanthallsystem, men trots stora ansträngningar, experimentella bevis på någon har förblivit mycket begränsade. Eftersom kvantstatistik definieras genom beteendet hos vågfunktionens fas, när två identiska partiklar byts ut, tidiga försök till någon upptäckt har baserats på interferometriska mätningar med användning av Fabry-Perot interferometri eller strålsplitter experiment.

Än så länge, det har gjorts många ansträngningar för att förbättra de experimentella bevisen för någon genom att söka efter sätt att studera FQH-effekten och förstå dess underliggande fysik i mycket kontrollerbara kvantsystem som kalla atomer eller fotoniska kvantsimulatorer. Det finns studier som har visat att ljus-materia-interaktioner kan skapa och fånga fraktionerade kvasipartiklar i atomära gaser eller elektroniska system, och via time-of-light avbildning, mäta signaturer av bråktalsstatistik som bärs av det totala vinkelmomentet för ett bråkkvant-Hall-system.

I en ny studie publicerad i Fysiska granskningsbrev , ICFO-forskare Tobias Grass, Niccolo Baldelli, och Utso Bhattacharya, leds av ICREA Prof. vid ICFO Maciej Lewenstein, och i samarbete med Bruno Julia-Díaz från universitetet i Barcelona, beskriv ett nytt tillvägagångssätt för att detektera vem som helst, vilket är ett avgörande element för att öka kunskapen om exotisk kvantmateria.

I motsats till tidigare detekteringsscheman, studien författad av forskarna öppnar en ny möjlighet som varken kräver partikelutbyte eller interferometri. Istället, författarna föreslår att spåra beteendet hos anyonerna genom att binda föroreningspartiklar till dem. Specifikt, det genomsnittliga vinkelmomentet för en enskild förorening har visat sig ta karakteristiska värden som möjligen är bråkdelar. För ett system med flera föroreningar, det totala vinkelmomentet bör då bero på hur dessa effektiva enstaka föroreningsnivåer fylls. Slående, det värde som författarna erhållit motsvarar varken fyllningen av ett Fermihav eller kondensationen av ett bosoniskt läge. Istället, föroreningsvinkelmomentet interpolerar mellan dessa begränsningsfall, och den statistiska fraktionella parametern för anyonerna kan omedelbart härledas från denna interpolation.

Deras detektionsschema kräver bara densitetsmätningar och kan vara tillämpligt på Abelska kvanthallfaser i elektroniska material såväl som i fotoniska eller atomära kvantsimulatorer. Författarna diskuterar också möjliga generaliseringar mot icke-abelianska vem som helst. Eftersom föroreningarna realiserar en icke-interagerande gas av någon, deras arbete ger också möjligheten att studera den invecklade termodynamiken i vilket som helst system.