Ein mehrere Zentimeter langer Kristall hat ein quantenmechanisches Verhalten gezeigt. Bislang wurde diese Art von Phänomen hauptsächlich mit sehr kleinen Teilchen untersucht.
Die Forscher beobachteten, dass mehrere Komponenten des Materials gemeinsam reagierten: Ihr Verhalten schien miteinander verbunden, als wären sie Teil desselben Systems.
Die Quantenverschränkung stellt sich als eine Verbindung dar, die mehrere Teilchen oder Atome in einem kohärenten Zustand miteinander verknüpft.
Quelle: TU Darmstadt
Dieses Phänomen nennt man Quantenverschränkung. Es tritt auf, wenn mehrere Teilchen so stark miteinander verbunden sind, dass ihr Verhalten nicht mehr getrennt voneinander untersucht werden kann. Die Wissenschaftler haben eine koordinierte Aktion zwischen mehreren mikroskopischen Elementen des Materials nachgewiesen.
Der Kristall enthält Cer, Palladium und Silizium. Er gehört zu einer Familie, die als „seltsame Metalle“ bezeichnet wird. Diese Materialien leiten Elektrizität auf eine Weise, die mit den klassischen Theorien schwer zu erklären ist: Ihre Elektronen scheinen kollektiv zu handeln, anstatt sich wie völlig unabhängige Teilchen zu bewegen.
Um dieses Verhalten zu untersuchen, sandten die Forscher Neutronen auf den Kristall. Anschließend beobachteten sie die Reaktion des Materials. In einem klassischen Festkörper betrifft jede Störung hauptsächlich ein Teilchen oder zeigt eine präzise Anregung. Hier reagierten mehrere Elemente gemeinsam, was auf das Vorhandensein einer kollektiven Quantenverbindung hinweist.
Das bedeutet nicht, dass alle Atome des Kristalls direkt miteinander verbunden sind. Das Experiment zeigt vielmehr, dass eine bedeutende Gruppe von Teilchen ein gemeinsames Verhalten teilt. Das Ergebnis ist dennoch interessant, da dieses Phänomen an einem Objekt gemessen wurde, das groß genug ist, um sichtbar und handhabbar zu sein.
Diese Entdeckung könnte helfen zu verstehen, warum seltsame Metalle Strom manchmal mit geringen Schwankungen transportieren. Ihre Elektronen könnten koordiniert handeln, anstatt sich getrennt zu bewegen.
Langfristig könnte diese Art von Material in Quantentechnologien integriert werden.