Dwa przełomy w fizyce kwantowej: dźwięk odsłania nadciekłość, a laboratorium trafia do chmury

Technika, określana jako interferometria fononów Sagnaca, polega na pomiarze sposobu, w jaki fale dźwiękowe — czyli fonony — przemieszczają się przez wirujący nadciekły układ. Pomysł można przybliżyć za pomocą efektu Dopplera: podobnie jak zmienia się wysokość syreny przejeżdżającej karetki, obrót nadciekłego gazu wpływa na fazę fali dźwiękowej. Ta zmiana dostarcza informacji o momencie pędu całego układu , .

Co udało się zobaczyć?

• Pary Coopera i nadciekłość fermionowa. Analiza propagacji dźwięku pozwala pośrednio wnioskować o mechanizmie parowania fermionów — tworzeniu par Coopera — który leży u podstaw nadciekłości. To ten sam ogólny mechanizm parowania, który odgrywa kluczową rolę w nadprzewodnictwie niektórych materiałów, choć jego bezpośrednie badanie pozostaje trudne .
• Skwantowane krążenie. Interferometria Sagnaca otwiera nowy sposób pomiaru wirów kwantowych i skwantowanego krążenia, będącego charakterystyczną cechą nadciekłych układów fermionowych . Według opisu wyników po raz pierwszy wykryto takie skwantowane krążenie w silnie skorelowanym układzie fermionowym właśnie za pomocą dźwięku.

W praktyce oznacza to, że dźwięk może stać się narzędziem diagnostycznym do badania stanów materii, które są wyjątkowo trudne do uchwycenia konwencjonalnymi metodami. Zamiast bezpośrednio „oglądać” mikroskopową strukturę układu, badacze odczytują ją z jego odpowiedzi na fale fononowe .

Anomalne tunelowanie zaobserwowane z poziomu chmury

Drugi wynik opublikowano 31 lipca 2026 roku w czasopiśmie Communications Physics. Fizycy teoretyczni Ippei Danshita z Kindai University i Daichi Kagamihara z Chuo University wykorzystali Oqtant — udostępnianą przez chmurę platformę do eksperymentów z kondensatami Bosego-Einsteina, zapewnianą przez firmę Infleqtion , . Był to pierwszy recenzowany wynik naukowy uzyskany za pomocą platformy Oqtant .

Na czym polega anomalne tunelowanie?

W zwykłym tunelowaniu kwantowym prawdopodobieństwo przejścia cząstki przez barierę zazwyczaj maleje wraz ze spadkiem jej energii. W kondensacie Bosego-Einsteina może jednak wystąpić odwrotny efekt. Niskoenergetyczne fale dźwiękowe, będące wzbudzeniami kolektywnymi kondensatu, przechodzą przez wysokie bariery niemal bez strat, a przy energii bliskiej zeru prawdopodobieństwo transmisji zbliża się do jedności .

Obserwacje przeprowadzone na platformie Oqtant zgadzały się z przewidywaniami teoretycznymi, potwierdzając to nieintuicyjne zjawisko w badanym układzie . Anomalne tunelowanie przewiduje się nie tylko w kondensatach Bosego-Einsteina, lecz także w materiałach takich jak magnesy. Dlatego jego eksperymentalne potwierdzenie ma znaczenie również dla fizyki materii skondensowanej .

Czy laboratorium kwantowe może działać jak usługa w chmurze?

Najbardziej przełomowy aspekt drugiego eksperymentu dotyczy nie tylko samego tunelowania, lecz także sposobu prowadzenia badań. Tradycyjne doświadczenia z ultrazimnymi atomami wymagają specjalistycznej aparatury, wieloletniego szkolenia oraz zespołu potrafiącego ją zbudować i obsługiwać. W praktyce ograniczało to możliwość samodzielnego testowania hipotez przez wielu fizyków teoretycznych .

Oqtant zmienia ten model: badacze mogą projektować doświadczenia i sterować układem BEC zdalnie, bez budowania własnej infrastruktury laboratoryjnej , . Autorzy badania wskazali, że takie podejście może znacząco poszerzyć zakres eksperymentów dostępnych fizykom teoretycznym i stać się impulsem do przenoszenia kolejnych zaawansowanych urządzeń badawczych do chmury .

To kierunek przypominający rozwój usług chmurowych w obliczeniach kwantowych. Różnica polega na tym, że użytkownik nie korzysta wyłącznie z mocy obliczeniowej, lecz z dostępu do rzeczywistego, zaawansowanego układu eksperymentalnego.

Dwa eksperymenty, jedna zmiana w nauce

Oba wyniki są niezależne, ale łączy je wspólny motyw. Pierwszy pokazuje, że dźwięk może ujawniać własności niedostępne bezpośredniej obserwacji. Drugi dowodzi, że fizyczny eksperyment z ultrazimnymi atomami można udostępnić badaczom za pośrednictwem chmury.

Razem poszerzają wiedzę o nadciekłości, parach Coopera i tunelowaniu kwantowym, a jednocześnie sugerują szerszą zmianę organizacyjną: granica między teorią a eksperymentem może stopniowo się przesuwać, gdy specjalistyczna aparatura staje się usługą dostępną zdalnie.