Các nhà nghiên cứu tại Đại học Hiroshima đã công bố một phương pháp mới, có độ nhạy cao và khả thi về mặt thực nghiệm để phát hiện Hiệu ứng Unruh, một hiện tượng lý thuyết nằm ở giao điểm của thuyết tương đối và cơ học lượng tử. Phát hiện này, được công bố trên tạp chí Physical Review Letters vào ngày 23 tháng 7 năm 2025, mở ra những cánh cửa mới cho việc khám phá vật lý cơ bản và phát triển các công nghệ tiên tiến.
Hiệu ứng Unruh dự đoán rằng một người quan sát đang trải qua gia tốc đồng đều sẽ nhận thức chân không như một bể nhiệt, một khái niệm kết nối Thuyết Tương đối của Einstein và Lý thuyết Lượng tử. Việc xác minh hiệu ứng này bằng thực nghiệm từ lâu đã là một thách thức lớn do yêu cầu gia tốc cực lớn, lên tới 10^20 m/s^2, điều gần như không thể đạt được với công nghệ hiện tại.
Để vượt qua rào cản này, nhóm nghiên cứu tại Đại học Hiroshima đã đề xuất một phương pháp thử nghiệm độc đáo sử dụng chuyển động tròn của các cặp fluxon-antifluxon ổn định trong các tiếp giáp Josephson hình vành khép kín. Những tiến bộ trong chế tạo vi mạch siêu dẫn đã cho phép tạo ra các mạch có bán kính cực nhỏ, tạo ra gia tốc hiệu dụng cao và sinh ra nhiệt độ Unruh ở mức vài Kelvin – đủ cao để có thể phát hiện bằng công nghệ hiện tại.
Trong thiết lập của họ, "sức nóng lượng tử" do gia tốc tròn gây ra dẫn đến các dao động kích hoạt sự phân tách của các cặp fluxon-antifluxon ổn định. Sự kiện phân tách này biểu hiện dưới dạng một bước nhảy điện áp vĩ mô rõ ràng trên mạch siêu dẫn, cung cấp một dấu hiệu trực tiếp và có thể đo lường được về sự hiện diện của Hiệu ứng Unruh. Bằng cách phân tích thống kê sự phân bố của các bước nhảy điện áp này, các nhà nghiên cứu có thể đo lường chính xác nhiệt độ Unruh với độ chính xác cao.
Nhóm nghiên cứu có kế hoạch tiến hành phân tích chi tiết các quá trình phân rã của các cặp fluxon-antifluxon, bao gồm cả việc điều tra vai trò của sự đường hầm lượng tử vĩ mô. Hiểu rõ các cơ chế phân rã phức tạp này là rất quan trọng để tinh chỉnh việc phát hiện thực nghiệm Hiệu ứng Unruh. Ngoài việc phát hiện tức thời, các nhà nghiên cứu còn hướng tới việc khám phá các kết nối tiềm năng giữa hiện tượng này và các trường lượng tử khác được ghép nối với máy dò của họ. Bằng cách làm sâu sắc thêm hiểu biết của chúng ta về các hiện tượng lượng tử mới lạ này, họ hy vọng sẽ đóng góp đáng kể vào việc tìm kiếm một lý thuyết thống nhất cho tất cả các định luật vật lý.
Khả năng phát hiện với độ nhạy cao và phạm vi rộng được phát triển trong nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mở đường cho các ứng dụng trong tương lai, đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ cảm biến lượng tử tiên tiến. Công trình này nhận được sự hỗ trợ từ các Khoản tài trợ JSPS KAKENHI và Chương trình Toàn cầu HIRAKU, do Chương trình Phát triển Chuyên nghiệp Chiến lược cho các Nhà Nghiên cứu Trẻ của MEXT tài trợ. Sự tiến bộ này không chỉ mở ra những con đường mới trong vật lý cơ bản mà còn truyền cảm hứng cho các khám phá sâu hơn về bản chất thực sự của không-thời gian và thực tại lượng tử.