Resonator-Elektromechanik durch einen Quantenphasenübergang

Die Quantenmechanik ist unsere erfolgreichste Theorie über die Realität, doch eines ihrer bleibenden Rätsel ist, dass sie in unserer Alltagswelt keinen Effekt zu haben scheint. In den letzten Jahren haben PhysikerInnen dieses scheinbare Paradoxon erforscht, indem sie die Bewegung großer massiver Objekte an kleine quantenmechanische Systeme koppeln. Bislang haben all diese Experimente den Vorhersagen der Quantenphysik exakt gehorcht. Vielleicht, so die Überlegung, wird man eines Tages ein solch gekoppeltes System finden, das kein Quantenverhalten zeigen "will". Bis dahin wurde auch erforscht, wie die Kopplung massiver Objekte an Quantensysteme für die Technik nützlich sein kann. Dies könnte der beste Weg sein, die empfindlichen Signale zu verarbeiten, die für Quantencomputer und Quantennetzwerke benötigt werden. Beginnend mit einem einzigen Quantensystem erforscht dieses Projekt die gleichzeitige Kopplung eines einzelnen massiven Objekts mit zunehmend immer mehr quantenmechanischen Systemen. Der Trick unseres Ansatzes besteht darin, dass das kollektive Verhalten von Quantensystemen in einigen Fällen überraschend einfach ist. In dem speziellen Fall, den wir untersuchen, erwarten wir ein kollektives Verhalten, welches die Kopplung der mechanische Bewegung zwischen den Systemen stark verbessert, was für Anwendungen in der Quanteninformationstechnik nützlich sein wird. Des Weiteren kann man damit auch erforschen, ob die Kopplung mechanischer Bewegung an ein komplexes statt an ein einfaches Quantensystem dazu beitragen könnte, Aufschluss über die Entstehung der klassischen Physik aus der Quantenmechanik heraus zu geben.

Die Leistung der meisten Supraleiter wird durch eine Verringerung der Temperatur verbessert. Wir haben Beweise für das Gegenteil gefunden. Wir haben nämlich ein System gebaut, von dem angenommen wird, dass es bei einer Temperatur von Null isoliert, das aber dennoch supraleitendes Verhalten zeigt, wenn es bei Temperaturen ungleich Null gemessen wird. Dies zeigt einen ungewöhnlichen Fall, bei dem die Supraleitung offenbar durch erhöhte Temperaturen verbessert wird.