Fyzici konečne pozorujú súvislosť medzi kvantovou kritickosťou a zapletením

(Joshua Sortino / Unsplash)

Vieme, že ríša okvantová fyzikaje veda, ktorá funguje v neuveriteľne malom meradle, takže sledovanie kvantových interakcií je vždy vzrušujúce. Teraz sa fyzikom podarilo pozorovať miliardy a miliardy zapletených elektrónov, ktoré prechádzajú cez kovový film.

Film je zmesou ytterbia, ródia a kremíka a je to, čo jeznámy ako 'čudný kov', ktorý sa pri veľmi nízkych teplotách nechová podľa očakávania.

„Pri zvláštnych kovoch existuje nezvyčajné spojenie medzi elektrickým odporom a teplotou,“ vysvetlila fyzička Silke Bühler-Paschen z Viedenskej technickej univerzity v Rakúsku.



'Na rozdiel od jednoduchých kovov, ako je meď alebo zlato, sa nezdá, že by to bolo spôsobené tepelným pohybom atómov, ale kvantovými fluktuáciami pri absolútnej nulovej teplote.'

Tieto výkyvy predstavujú a kvantová kritickosť – bod medzi kvantovými stavmi, ktoré sú v klasickej fyzike ekvivalentom prechodu medzi kvapalinami, pevnými látkami a plynmi; tím hovorí, že táto kaskáda elektrónov je zatiaľ najlepším dôkazom prepojenia medzi kvantovou kritickosťou a zapletenie .

Terahertzový spektrometer používaný na meranie zapletenia. (Jeff Fitlow/Rice University)

'Keď sa zamyslíme kvantové zapletenie , myslíme na malé veci,' hovorí fyzik Qimiao Si , z Rice University. 'Nespájame to s makroskopickými objektmi.'

'Ale v kvantovo kritickom bode sú veci také kolektívne, že máme šancu vidieť účinky zapletenia, dokonca aj v kovovom filme, ktorý obsahuje miliardy miliárd kvantovo mechanických objektov.'

Experimenty, ktoré Bühler-Paschen, Si a kolegovia uskutočnili, boli neuveriteľne náročné na mnohých úrovniach – od vysoko komplexnej syntézy materiálov potrebnej na vytvorenie zvláštneho kovu až po jemnú terahertzovú spektroskopiu potrebnú na pozorovanie elektrónov.

Nakoniec, po náročnom procese, tím našiel to, čo hľadal: výpovedný znak kvantovej kritickosti známy ako škálovanie frekvencie nad teplotou .

'Koncepčne to bol naozaj snový experiment,' hovorí Si . 'Skúmajte sektor náboja v magnetickom kvantovom kritickom bode, aby ste zistili, či je kritický, či má dynamické škálovanie.'

„Ak nevidíte nič, čo je kolektívne, to je škálovanie, kritický bod musí patriť nejakému učebnicovému typu popisu. Ale ak vidíte niečo jedinečné, čo sme v skutočnosti videli, potom je to veľmi priamy a nový dôkaz kvantovej zapletenej povahy kvantovej kritickosti.“

To, čo všetko táto fyzika na vysokej úrovni znamená, je veľký potenciál: potenciálny kvantový pokrok v oblasti výpočtovej techniky, komunikácie a ďalších. Vedci predpokladali o spojení medzi kvantovým zapletením a kvantovou kritickosťou predtým, ale teraz to bolo pozorované.

Štúdium kvantových stavov je stále vo svojej podstateskoré štádia, ale mohol by obsahovať kľúč ku všetkým druhom podivnej vedy, ako je vysoká teplota supravodivosť – o ktorej sa tiež predpokladá, že je podporená kvantovou kritickosťou.

Pochopenie toho, ako sa tieto kvantové fázy prepínajú, nám dáva väčšiu šancu, že ich budeme môcť v budúcnosti ovládať – a hoci je to ešte ďaleko, je to o niečo bližšie.

'Naše zistenia naznačujú, že rovnaká základná fyzika - kvantová kritickosť - môže viesť k platforme pre kvantové informácie a vysokoteplotnú supravodivosť,' hovorí Si . 'Keď človek uvažuje o tejto možnosti, nemôže sa čudovať divu prírody.'

Výskum bol publikovaný v r Veda .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.