Beobachtung von Quantenkritikalität mit ultrakalten Atomen in optischen Gittern

Quantenkritikalität tritt auf, wenn ein Many-Body-System in der Nähe eines kontinuierlichen Phasenübergangs ist, der durch Quantenfluktuationen angetrieben wird. Im quantenkritischen Regime werden exotische, aber universelle Eigenschaften erwartet; ultrakalte Atome bieten ein sauberes System, um diese Vorhersagen zu testen. Wir berichten über die Beobachtung von Quantenkritikalität mit zweidimensionalen Bose-Gasen in optischen Gittern. Auf der Basis von in situ Dichtemessungen beobachten wir ein Skalierungsverhalten der Zustandsgleichung bei niedrigen Temperaturen, lokalisieren den quantenkritischen Punkt und schränken die kritischen Exponenten ein. Wir beobachten eine endliche kritische Entropie pro Teilchen, die eine schwache Abhängigkeit von der Stärke der atomaren Wechselwirkung zeigt. Unser Experiment bietet eine prototypische Methode zur Untersuchung von Quantenkritikalität mit ultrakalten Atomen.