«Если инопланетная цивилизация не проводит сейчас таких же экспериментов, то лаборатория в Университете Киото создает самые холодные фермионы во Вселенной, — сказал Каден Хаззард, один из участников эксперимента. — Фермионы не редкие частицы. К ним относятся, к примеру, электроны, и это одни из двух типов частиц, из которых состоит вся материя».

Атомы подчинены законам квантовой динамики, как и электроны с фотонами, но их квантовое поведение становится очевидным только когда их температура приближается к абсолютному нолю. Физики изучают квантовые свойства ультрахолодных атомов уже на протяжении четверти века. Лазеры нужны и для охлаждения частиц, и для ограничения их движения в оптических решетках, одно-, двух- или трехмерных каналах света, которые могут служить квантовыми машинами, способными решать сложные задачи, недоступные классическим компьютерам.

«Преимущество такого охлаждения в том, что тогда физика существенно меняется, — пояснил Хаззард. — Физика становится более квантово-механической, и позволяет увидеть новые феномены».

Команда Такахаси применяла этот подход для создания так называемой модели Хаббарда, предложенной в 1963 году. Физики используют ее для изучения магнетического и сверхпроводящего поведения материалов, особенно тех, в которых возникает коллективное поведение электронов, пишет Phys.org.

Полученная модель Хаббарда обладает особой симметрией, которую обозначают как SU (n). SU — это специальная унитарная группа, математический способ описания симметрии, а n — возможные спиновые состояния частиц в модели. Чем выше n, тем больше симметрия модели и сложность магнитного поведения, которое она описывает. У атомов иттербия шесть возможных спиновых состояний, и киотский эксперимент впервые смог раскрыть магнитные корреляции в модели Хаббарда SU (6). Вычислить их на классическом компьютере невозможно.

Этот эксперимент открывает перед физиками возможность понаблюдать за поведением комплексных квантовых систем.

В 2019 году американские физики смоделировали раскаленную плазму из центра мертвой звезды при помощи плазмы, которая примерно в 50 раз холоднее температуры открытого космоса.