Физики из Университета Райса впервые наблюдали сверхизлучательный фазовый переход (SRPT). Это квантовое явление, предсказанное более 50 лет назад, возникает, когда две группы квантовых частиц синхронизируют свои колебания без внешнего воздействия, формируя новое состояние вещества. Открытие имеет огромный потенциал для развития квантовых технологий в области вычислений, связи и измерений.
Эксперимент проводился с кристаллом эрбия, железа и кислорода при экстремально низкой температуре (-272°C) и в мощном магнитном поле (7 Тесла). Ученые связали две магнитные подсистемы внутри кристалла – спины ионов железа и эрбия. Спин определяет направление вращения частицы, и когда спины выравниваются, они создают магнитные узоры. Эти узоры могут генерировать волны, называемые магнонами. Магноны ионов железа в эксперименте сыграли роль квантовых флуктуаций вакуума, а спины ионов эрбия – флуктуаций вещества.
Долгое время SRPT считался невозможным из-за противоречия с теоретическими запретами. Создав магнонную версию SRPT, исследователи смогли обойти это ограничение. Используя спектроскопические методы, они зафиксировали характерные признаки SRPT, полностью соответствующие теоретическим предсказаниям.