Onderzoekers zien supersolid bij kamertemperatuur in een mengsel van licht en materie

Onderzoekers van de Universiteit van Warschau, de Militair-Technische Universiteit in Polen, IBM Research in Zürich en het Franse onderzoeksinstituut CNRS hebben bij kamertemperatuur een supersolid waargenomen. Ze beschrijven het in het tijdschrift Science Advances. De Universiteit van Warschau maakte het resultaat op 5 november 2026 bekend.

Een supersolid is een bijzondere toestand die twee eigenschappen combineert die elkaar lijken uit te sluiten. Hij heeft de regelmatige opbouw van een kristal, en toch kan hij stromen zonder wrijving. Natuurkundigen voorspelden dit in de jaren zestig. Pas in 2017 werd het voor het eerst gezien, in wolken atomen die tot vlak boven het absolute nulpunt van -273 graden Celsius waren gekoeld. Zulke extreme koeling beperkt waar je dit soort quantumtoestanden kunt gebruiken.

Deeltjes die deels licht zijn

Het team koos een andere aanpak. De onderzoekers bouwden een piepkleine lichtkooi: twee spiegels vlak bij elkaar, waartussen licht heen en weer kaatst. Daartussen zit een speciaal ontworpen vloeibaar kristal, het soort materiaal dat ook in lcd-schermen wordt gebruikt, met aan weerszijden een flinterdun laagje van de plastic halfgeleider MeLPPP.

Licht en materie werken in die kooi zo sterk samen dat er nieuwe deeltjes ontstaan: polaritonen, die deels licht en deels materie zijn. Ze bestaan een paar biljoenste van een seconde. Dat is lang genoeg: na een laserpuls gaan heel veel polaritonen zich gedragen als één geheel, dat zonder wrijving kan stromen. Natuurkundigen noemen zo'n groep een Bose-Einstein-condensaat.

Strepen die zelf hun plek kiezen

De overgang naar een supersolid is te zien aan het licht dat het monster uitzendt, op een plekje van ongeveer 25 duizendste millimeter. Daarin verschijnen regelmatig verdeelde heldere strepen: het kristalachtige deel van de toestand.

Opvallend was dat de strepen bij elke laserpuls op een andere plek stonden. Dat laat zien dat niet het materiaal de plek bepaalt, maar dat de deeltjes die zelf kiezen. Guillaume Malpuech van het Institut Pascal (CNRS) noemt dit een schoolvoorbeeld van wat natuurkundigen spontane symmetriebreking noemen. De theorie voorspelde dat zo'n supersolid uit meerdere gelijkwaardige toestanden kan kiezen, en dat kwam uit.

De wrijvingsloze stroming leiden de onderzoekers af uit het gedrag van die strepen: bij een hoge dichtheid laten ze zich niet vastzetten door oneffenheden in het materiaal. Volgens het team komt dat neer op stromen zonder wrijving. Daarnaast vormt ook de trillingsrichting van het licht, de polarisatie, een regelmatig patroon. Zo zijn er twee vormen van ordening tegelijk.

Een race tegen de klok

Het experiment was niet eenvoudig. De halfgeleider reageert langzaam met het vloeibare kristal, waardoor alle metingen binnen enkele uren na het samenstellen van het monster klaar moesten zijn. Elke herhaling vroeg om een nieuw monster.

De belangrijkste metingen gebeurden bij IBM Research in Zürich, waar dunne laagjes van de halfgeleider op structuren uit het Poolse lab werden aangebracht. Thilo Stöferle van IBM Research vertelt dat zijn team dit materiaal voor het eerst combineerde met zo'n lichtkooi met vloeibaar kristal.

Regelbaar met een elektrische spanning

Volgens de onderzoekers is dit het eerste platform waarmee zo'n supersolid van polaritonen elektrisch te regelen is: met een spanning veranderen ze hoe het licht zich in de kooi gedraagt. De lichtkooien zelf werken volgens Wiktor Piecek van de Militair-Technische Universiteit tot bijna 60 graden Celsius.

Het team ziet toepassingen in zeer snelle schakelingen op licht, rekenchips die de werking van hersenen nabootsen en gevoelige lichtsensoren. Eerder, in 2025, liet een ander internationaal team in Nature zien dat ook licht in een halfgeleider van aluminium-galliumarsenide zich als een supersolid kan gedragen. Dat is een verwant resultaat met een ander materiaal.

Wat betekent dit voor de weg naar de singulariteit?

Veel bijzondere quantumtoestanden zijn alleen bij extreme kou te zien. Dit werk laat zien dat een supersolid ook bij kamertemperatuur kan bestaan, in een opstelling die met een spanning te regelen is. Dat is een belangrijke stap voor onderzoek naar quantumtechnologie zonder zware koeling.

Het is een eerste laboratoriumresultaat: de monsters gaan enkele uren mee en de toestand ontstaat bij korte laserpulsen. De volgende stap is materiaal dat langer meegaat. Lukt dat, dan komen chips die met licht rekenen dichterbij, en die kunnen op termijn bijdragen aan de rekenkracht die AI nodig heeft.

Wat is de technologische singulariteit? Lees de uitleg →