Buz ve buhar nasıl aynı anda var olur? Yoğun madde fiziği ve Majorana fermiyonları!
Su katı buz, sıvı su ve su buharı Faz dışı Kombinasyonu, deneyde gerçekleştirilmesi için biraz çaba gerektirir. Örneğin, buharın yanına buz koymak istiyorsanız, suyu sabit tutmak için sürekli olarak soğutmalı, suyu gaz tutmak için ısıtmalısınız (zor değil mi?).
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Yoğun madde fizikçileri için, aynı sistem içinde farklı koşullar yaratma yeteneği arzu edilir, çünkü ilginç fenomenler ve özellikler genellikle İki fazlı Aradaki arayüzde. İnsanlar şu anda Majorana fermiyonlarının bu sınırların yakınında görünebileceği koşullarla ilgileniyorlar. Majorana Fermion Parçacık benzeri heyecanlı bir durum mu denir Quasiparticle Tek bir elektronun ikiye bölünmesinin sonucudur.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme: Başka bir deyişle, bir elektron bir çift dolaşık (birbirine bağlı) ikiye dönüşür. Majorna yarı parçacık , Aralarındaki mesafe ne kadar uzak olursa olsun, bu bağ var olmaya devam edecek. Bilim adamları, maddede fiziksel olarak ayrılmış Majorana fermiyonlarını kullanmayı umuyorlar. Qubit Bilginin güvenilir depolanma biçimi, kübitler Kuantum bilgisayar Köşetaşı. Majorana fermiyonlarının kendine özgü özellikleri (elektromanyetik alanlara ve diğer çevresel "gürültüye" karşı yüksek duyarsızlıkları dahil), bilgileri uzun mesafelerde hasarsız olarak taşımak için ideal hale getirir. Bununla birlikte, bugüne kadar, Majorana fermiyonları yalnızca aşağıdakiler dahil aşırı koşullar altında bulundu Mutlak sıfıra yakın Düşük sıcaklık (eksi 459 derece Fahrenheit) ve yüksek manyetik alan.
"Topoloji" ile korunmalarına rağmen, yerel atomik safsızlıklara, düzensizliklere ve tüm materyallerin varlığına maruz kalmazlar. kusur etkiler. onların Mekansal özellikler Malzeme bükülse, bükülse, gerilse veya başka bir şekilde çarpılsa bile aynı şekilde kalırlar), güçlü rahatsızlıklara dayanamazlar. Ayrıca çalışabilirler sıcaklık aralığı çok küçük. Bu nedenlerden dolayı, Majorana fermiyonları henüz pratik teknik uygulamaları gerçekleştirememiştir. Şimdi, ABD Enerji Bakanlığı'nın (DOE) Brookhaven Ulusal Laboratuvarı (Brookhaven Ulusal Laboratuvarı) tarafından yönetilen ve Çin, Almanya ve Hollanda'dan işbirlikçiler de dahil olmak üzere bir fizikçi ekibi, bunu yapabilen yeni bir teorik yöntem önerdi. Daha fazlasını üretin Majorana fermiyonu.
- Brookhaven Laboratuvarı, Yoğun Madde Fiziği ve Malzeme Bilimi Bölümü'nden Neil Robinson, Robert Konik, Alexei Tsvelik ve Andreas Weichselbaum (soldan sağa). Resim: Brookhaven Ulusal Laboratuvarı
Physical Review Letters'da yayınlanan bir makalede anlatıldığı gibi hesaplamalara göre: bunlar Majorana Fermion Temelde düzensizlik ve gürültüden etkilenmeden daha yüksek sıcaklıklarda (birçok büyüklük sırasına göre hesaplanır) görünür. Olmasalar bile Topolojik koruma Ancak, rahatsızlıklar uzayda bir noktadan diğerine yavaşça değişse bile, hala var olabilirler. Brookhaven Laboratuvarı Yoğun Madde Fiziği ve Malzeme Bilimi (CMPMS) Departmanında Yoğun Madde Teorisi Grubu'nun kıdemli bilim adamı ve lideri ve çalışmanın yazarlarından biri olan Alexei Tsvelik şunları söyledi: Sayısal ve analitik hesaplamalarımız Majora'nın Nanofermiyonlar, manyetik malzemelerin sınırlarında bulunur.
Onların farklı Manyetik faz ,veya Elektron dönüşü Yön, yan yana. Ayrıca Majorana fermiyonlarının sayısını da belirledi.Bazı manyetik fazlar birleştirilirse kaç fermiyon beklenmelidir. Teorik araştırmada, bilim adamları dikkatlerini Dönme merdiveni nın-nin Manyetik malzeme üzerinde. Döndürme merdiveni şunlardan oluşur: Atom kristalleri , Üç boyutlu bir yapıya sahip ve daha sonra basamaklara benzeyen zincir çiftlerine bölünmüştür. Bilim adamları uzun yıllardır spin merdiveni sistemlerinin özelliklerini inceliyorlar ve Üretecek Majorana fermiyonları var ama kaç tane üretileceğini bilmiyorum. Hesaplamalar yapmak için bilim adamları başvuruyor Kuantum alan teorisi Temel parçacıkların temel fiziğini tanımlamak için matematiksel çerçeve
Topolojik kübitlerin şematik diyagramı
Ve elektronik davranışın güçlü korelasyonu olan bir kuantum sistemini simüle etmek için sayısal bir yöntem (yoğunluk matrisi yeniden normalleştirme grubu). Çalışmanın ortak yazarı ve CMPMS departmanı başkanı Robert Kornik şunları söyledi: Belirli bir manyetik faz yapısı için her sınırda birden fazla üretilebileceğini görünce şaşırdım. Majorana Fermion . Majorana fermiyonlarının kuantum hesaplamada pratik bir rol oynaması için çok sayıda üretilmesi gerekir. Bilgi işlem uzmanları, kuantum bilgisayarların klasik bilgisayarlarla çözülemeyen sorunları çözebileceğine inanıyor. Minimum eşik 100 kübittir . Majorana fermiyonları da çıkarılabilir olmalıdır, böylece Dolaşmak .
Ekip teorik araştırmaya ve kullanıma devam etmeyi planlıyor Kuantum noktaları (Nano yarı iletken parçacıklar) veya tuzaklanmış (kısıtlanmış) iyonlar ve deneyler için diğer mühendislik sistemleri. Gerçek malzemelerin özellikleri ile karşılaştırıldığında, mühendislik malzemelerinin özellikleri daha kolay ayarlanabilir ve manipüle edilebilir, böylece Majorana fermiyonları ortaya çıkar Olası farklı faz sınırları . Kornik şunları söyledi: Yeni nesil kuantum bilgisayarların hangi malzemeden yapılacağı henüz belli değil. Şu an bu kadar erken bir aşamada olan transistörlerde silikonun yerini alan germanyum gibi, mevcut düşük sıcaklık süperiletkenlerin yerini alacak daha iyi alternatifler bulmaya çalışıyoruz Bu aşamada, tüm olası olasılıkların araştırılması gerekir.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Brookhaven Ulusal Laboratuvarı / Ariana Tantillo
Referans Dergi Literatürü: "Physics Review Letters"
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.122.027201
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Sol alt köşede Daha fazla bilgi edinin Boke Garden uygulamasını indirin
