Физиците най-накрая наблюдават връзка между квантовата критичност и заплитането

(Джошуа Сортино / Unsplash)

Знаем, че царството наквантова физикае науката, работеща в умопомрачително малък мащаб, така че гледането на квантовите взаимодействия, които се случват, винаги е вълнуващо. Сега физиците са успели да наблюдават милиарди и милиарди заплетени електрони, преминаващи през метален филм.

Филмът е смес от итербий, родий и силиций и е това, което еизвестен като 'странен метал', който не действа според очакванията при много ниски температури.

„При странните метали има необичайна връзка между електрическото съпротивление и температурата“, обясни физикът Силке Бюлер-Пашен от Виенския технологичен университет в Австрия.

„За разлика от простите метали като мед или злато, това изглежда не се дължи на термичното движение на атомите, а на квантови флуктуации при абсолютна нулева температура.“

Тези колебания представляват a квантова критичност – онази точка между квантовите състояния, които са еквивалент на преход между течности, твърди тела и газове в класическата физика; екипът казва, че тази каскада от електрони е най-доброто доказателство досега за връзка между квантовата критичност и заплитане .

Терахерцовият спектрометър, използван за измерване на заплитането. (Джеф Фитлоу/Университет Райс)

„Когато се замислим квантово заплитане , мислим за малки неща, казва физикът Qimiao Si , от университета Райс. „Ние не го свързваме с макроскопични обекти.“

„Но в квантова критична точка нещата са толкова колективни, че имаме този шанс да видим ефектите от заплитането, дори в метален филм, който съдържа милиарди милиарди квантово-механични обекти.“

Експериментите, които Bühler-Paschen, Si и колегите им проведоха, бяха невероятно предизвикателни от много нива – от изключително сложния синтез на материали, необходим за създаването на странния метал, до деликатната терагерцова спектроскопия, необходима за наблюдение на електроните.

В крайна сметка, след усърден процес, екипът намери това, което търсеше: сигналният знак за квантовата критичност, известен като мащабиране на честотата над температурата .

„Концептуално, това наистина беше мечтан експеримент,“ казва Си . „Проверете сектора на заряда в магнитната квантова критична точка, за да видите дали е критичен, дали има динамично мащабиране.“

„Ако не виждате нищо, което е колективно, това е мащабиране, критичната точка трябва да принадлежи към някакъв учебникарски тип описание. Но ако видите нещо уникално, което всъщност ние направихме, тогава това е много директно и ново доказателство за природата на квантовото заплитане на квантовата критичност.'

Това, което означава цялата тази физика на високо ниво, е много потенциал: потенциален квантов напредък в компютърните технологии, комуникациите и др. Учени са предположили за връзка между квантовото заплитане и квантовата критичност преди, но сега е наблюдавана.

Изследването на квантовите състояния е все още в самото началоранни стадии, но може да съдържа ключа към всякакви странни науки, като например високата температура свръхпроводимост – което също се смята, че е подкрепено от квантовата критичност.

Разбирането как тези квантови фази се превключват ни дава по-добър шанс да можем да ги контролираме в бъдеще – и въпреки че това все още е далече, току-що стана малко по-близо.

„Нашите открития предполагат, че същата основна физика – квантовата критичност – може да доведе до платформа както за квантова информация, така и за високотемпературна свръхпроводимост“, казва Си . „Когато човек обмисля тази възможност, не може да не се възхити на чудото на природата.“

Изследването е публикувано в Наука .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.