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让原子充当电子的马夹
因为电子之间的联系太过于复杂，一个电子的状态变化会影响其他大量电子的状态，因此即使动用目前最强大的超级计算机，也无法对高温超导现象进行模拟和研究。
基于这种情况，斯维尔林团队设计了一种被称为“量子模拟”的替代实验，使用呈气态的钾原子模拟超导材料中的电子。
1925年，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利（Wolfgang Pauli）建立了泡利不相容原理，该原理禁止两个电子占据一个相同的量子态，即这两个电子在同一时刻不能占据同一个空间位置或表现出相同的自旋方向。泡利还认为，电子有排他性的“个人空间”，后人称之为“泡利空穴”
泡利理论解释了元素周期表：
核外电子的不同特性，使得各种元素的原子表现出不同的特性
。
意大利物理学家恩里克·费米（Enrico Fermi）很快意识到，泡利理论不仅适用于原子核中的电子，还适用于气体中的原子：气体中的原子的也有维持“泡利空穴”的特性，这种特性决定了气体的可压缩性等物理特性。
“费米同时还意识到，气体在超低温下会表现出于常温态截然不同的特性。”斯维尔林说道。
英国物理学家约翰·哈伯德（John Hubbard）将泡利理论扩展为费米-哈伯德模型，这是描述原子间相互作用的最简单模型。如今，费米-哈伯德模型被用来解释超导现象。
尽管理论上可以用该模型计算超导材料中的电子运动，但是这只有在电子之间的相互作用很弱，即某个电子的状态很少受其他电子影响时，才能取得较好的结果。
然而，在高温超导材料中，电子间相互作用非常强烈，这使得分析其物理机制非常困难。经典计算机不可能有足够的计算能力来求解电子之间的相互作用。此外，之前也没有任何实验能对电子间相互作用进行实际观察，因为目前还没有能直接看到单个电子的显微镜。
努力营造个人空间的原子
斯维尔林团队设计了原子版的费米-哈伯德实验，意图直接观察超冷原子的特性，并以此模拟高温超导材料中原子的特性。
实验团队之前设计了一个实验，该实验将气体原子冷却到极低温，然后用二维纵横激光束组成的网格将这些原子约束。在极低温下，原子运动得足够慢，以至于科学家可以为他们拍照。这在之前是做不到的。此外，激光束网格也是根据费米-哈伯德模型设计的，因此观察的数据可以直接进行理论分析。
在气体团的边缘，原子比较稀疏。科学家发现，这里的每个原子都打造了自己的“泡利空穴”，在自己周围形成一片没有其他原子存在的区域。
