Fizikai ieško naujų materijos būsenų vienmatėse kvantinėse dujose – „už mano drąsiausių idėjų“.

Pridėdami magnetinį nuojautą naujiems kvantiniams eksperimentams, fizikai sukūrė išskirtinai stabilias vienmates kvantines dujas su niekad nematyta „rando“ būsena, kuri galėtų kada nors pasireikšti. Tai naudinga norint išsaugoti kvantinę informaciją.

Istorijos eigoje graikų matematikas ir matematikas Archimedas keliaudami po senovės Egiptą susiduria su išradimu, kuris vėliau išgarsės. Tai buvo mašina, sudaryta iš tuščiavidurio vamzdžio viduje esančio varžto, kuris sukdamasis sulaikė ir siurbė vandenį. Stanfordo universiteto fiziko Benjamino Levo vadovaujami mokslininkai sukūrė kvantinę Archimedo sraigto versiją, kuri vietoj vandens pritraukia trapius dujų atomus. Plona iki vis aukštesnės ir energingesnės būsenos nesugriuvus Jų išvados išsamiai aprašytos šiandien (2021 m. Sausio 14 d.) Paskelbtame dokumente mokslas.

Archimidi varžtas

Eksperimentiniai fizikai sukūrė unikalią vienmatę kvantinių dujų sistemą, kuri išlieka neįprastai stabili, kai ji pumpuojama į aukštesnės energijos būseną. Tyrėjai jį palygino su vandeniu, perduodamu Archimedo sraigtu.

„Tikiuosi, kad mūsų sistema dujų stabilumas mažai keisis“, – sakė Levas, kuris yra Stanfordo humanitarinių ir mokslų mokyklos taikomosios fizikos ir fizikos docentas. Prieš tai būčiau mačiusi tobulą stabilizaciją. Tai viršija mano beprotiškiausią mintį “.

Kelyje mokslininkai taip pat stebėjo rando būklės raidą – labai retą dalelių trajektoriją neorganizuotoje kvantinėje sistemoje, kurioje dalelės grįžta pasikartojančiais žingsniais, pavyzdžiui, sutampančiais takeliais. Miške Randinė būsena yra ypač įdomi, nes ji gali suteikti apsaugotą prieglobstį šifruotiems duomenims kvantinėse sistemose. Neseniai buvo patvirtinta rando būsena kvantinėje sistemoje, kurioje yra daug sąveikaujančių dalelių, vadinamų daugiakūne kvantine sistema, pirmasis pavyzdys yra Stanfordo eksperimentas. Iš rando būsenos daugybėje kvantinių dujų ir tai tik antras realaus pasaulio pastebėjimas

Viršutinis ir tvirtas

Levas specializuojasi eksperimentuose, kurie praplečia mūsų supratimą apie tai, kaip kelios kvantinės sistemos dalys yra toje pačioje temperatūroje ar šiluminėje pusiausvyroje. Tai yra įdomus klausimas, kurį reikia ištirti dėl jų pasipriešinimo vadinamiesiems „Aušinimas“ yra raktas į stabilių kvantinių sistemų, galinčių valdyti naujas technologijas, tokias kaip kvantiniai kompiuteriai, sukūrimą.

Eksperimento metu komanda ištyrė, kas nutiktų, jei pakoreguotų neįprastą kelių eksperimentų sistemą, vadinamą super dujomis. Tonks-Girardeau Tai yra labai jaudinančios vienmatės kvantinės dujos – dujinės būsenos atomai, apsiriboję viena grandimi, sureguliuoti taip, kad jų atomai sukuria nepaprastai stiprų potraukį vienas kitam. ką Geriausias Apie juos netgi veikia intensyviai. Tačiau teoriškai jie neturėtų subyrėti į rutulio formos masę. (Kaip ir įprastose patraukliose dujose), vis dėlto praktiškai jos žlunga dėl eksperimento netobulumo. Levas, stiprus polinkis į magnetinio elemento disprozį, stebisi, kas nutiktų, jei jis ir jo mokiniai generuotų supertono-Girardeau dujas su disprozio atomais ir nukreiptų jų magnetizmą. Gal jie atsparesni žlugimui nei nemagnetinės dujos?

„Magnetinė sąveika, kurią galime pridėti, yra labai silpna, palyginti su patrauklia sąveika, kuri jau yra dujose. Todėl mūsų lūkesčiai nelabai pasikeitė. Manome, kad jis ir toliau žlugs. Bet tai dar nėra visiškai pasirengusi “, – Levo narys Stanfordo Ginztono laboratorija ir Q-FARM– Oho, ar klystame?

Jų disprozio variacija baigėsi stabilių supertonų-Girardeau dujų gamyba, kad ir kas būtų. Mokslininkai atomines dujas pakeitė tarp patrauklių ir bjaurių sąlygų, pakeldami arba „įsukdami“ sistemą į vis aukštesnę ir energingesnę būseną. Tačiau atomai negenda.

Pastatykite iš pamatų

Nors išvados nebuvo nedelsiant praktiškai įgyvendintos. Tačiau Levas ir jų kolegos kuria mokslą, būtiną daugelio prognozuojamai kvantinės technologijos revoliucijai įveikti. Kol kas Levas teigė, kad daugelio kvantinių sistemų fizika. Kūno sistemos disbalansas ir toliau stebina.

„Lentynoje nėra vadovėlio, kurį galėtumėte išsitraukti, kad pasakytumėte, kaip pastatyti savo kvantų gamyklą“, – sakė jis. Būtina žinoti, kaip pastatyti chemijos gamyklą taip, tarsi dabar dirbtume XIX amžiaus pabaigoje “.

Šie tyrėjai dar tik pradeda nagrinėti daugybę klausimų, susijusių su Archimedo kvantiniais varžtais, įskaitant tai, kaip jie matematiškai paaiškina šių randų būklę ir jei taip. Sistema atlieka aušinimą – tai galiausiai turės padaryti. Be to, jie planuoja išmatuoti atomų impulsą randuotoje būsenoje, kad pradėtų kurti tvirtas teorijas, kodėl jų sistema veikia taip, kaip ji veikia.

Šio eksperimento rezultatai buvo tokie netikėti, kad Levas teigė negalėjęs numatyti, kad naujos žinios bus giliai ištyrus „Quantum Archimedes“ varžtą. Bet jis nurodė, kad bene geriausias eksperimentas buvo.

„Tai yra vienas iš nedaugelio kartų mano gyvenime, kai darau tikrai eksperimentinius eksperimentus, o ne esamų teorijų demonstravimą. Aš nežinojau, kaip iš anksto buvo pateiktas atsakymas, – sakė Levas. – Ir tada mes radome kažką tikrai naujo ir netikėto, ir tai privertė mane pasakyti: „Taip, eksperimentatoriau!“

Cituojama 2021 m. Sausio 14 d mokslas.

Tarp kitų Stanfordo autorių yra magistrantas Wil Kao (bendraautorius), Kuan-Yu Li (bendraautorius) ir Kuan-Yu Lin, profesorius CUNY Staten salos koledžas ir CUNY, Niujorkas, Levas taip pat yra bendraautorius „Stanford Bio-X“.

Šį tyrimą finansavo Nacionalinis mokslo fondas, Oro pajėgų mokslo tyrimų biuras, Kanados gamtos mokslų ir inžinerijos tyrimų taryba ir Taivano švietimo ministerijos olimpinė stipendija.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Naujos priemonės, reikalingos augalų ligų prevencijai

Žiūrėkite užkrėstą kraują, kuris gali padėti apsaugoti maistą. Medžių ligos nesibaigia prie tautos sienų, o mylios vandenynų taip pat nesustabdo jų plitimo. Štai kodėl,...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Newsletter

Subscribe to stay updated.