Науката отдавна познава тунелния ефект, при който частици преминават енергийната бариера, без да имат енергийна основа за това. Това е явление от квантовия свят, което намира широко приложение в електрониката. Сега учените разшириха възможностите на тунелирането до груповото поведение на частиците. Това е повторение на опита отпреди 100 години на квантово ниво. Оказа се, че групи електрони могат да се тласкат един друг, за да тунелират колективно.

През 1919 г. немският физик Хайнрих Баркхаузен провежда експеримент, който по-късно е наречен на негово име. Чрез феромагнитен материал, поставен в намотка, той показва, че в процеса на външно въздействие върху материала се наблюдава скокообразно изменение на неговото намагнитване. По време на експеримента на Баркхаузен в свързан към намотката високоговорител се чувало пращене, когато към феромагнита се приближавал магнит. Намагнитването на отделни домени влияело на съседните домени и това се разпространявало като лавина. Това става наведнъж и със скок, докато материалът не се намагнитва напълно.

Учени от Калифорнийския технологичен институт (Caltech) решиха да регистрират същия ефект на квантово ниво. Без външни въздействия, единствено благодарение на квантовите явления. Всъщност това е тест за спонтанно групово тунелиране. Те поставили феромагнитен материал от типа на литиево-голмиево-йтриевия флуорид в намотка и го охладили до температура, близка до абсолютната нула. Намотката е била необходима за измерване на напрежението, което би възникнало в нея, ако намагнитването на материала започне да се променя.

След като започнали експеримента, учените започнали да регистрират скокове на напрежението, подобни по характер на шума на Баркхаузен. Това показвало, че квантовомеханичното тунелиране на отделни електрони води до групово или съвместно тунелиране на частиците.

„Класически погледнато, всяко от миниатюрните тунелчета, при които групи спинове променят посоката си, се случва самостоятелно“, казват авторите на статията. „Но ние открихме, че чрез квантовото тунелиране двете лавини се синхронизират една с друга. Това е резултат от взаимодействието на две големи групи електрони, които чрез взаимодействието си предизвикват тези промени. Този ефект на съвместното тунелиране беше наистина голяма изненада“.

Откритието дава надежда за разработването на квантови сензори и други електронни устройства. Всъщност квантовите явления под формата на взаимодействия между групи електрони могат да се използват като макрообекти. Това ще опрости експериментите в областта на квантовата физика и ще позволи явленията да се използват в конвенционалната електроника. А и не само.