Bunun anlamı ne? Kuasipartiküllerin kuantum mekaniksel girişimine ilk kez tanık olun!
Brocade Park: Bu makale kuantum fiziği içindir
Qubit'ler, kuantum hesaplamada bilgileri kodlamak için kullanılan birimlerdir ve tüm kübitler aynı değildir. Bazı araştırmacılar, topolojik kübitlerin kuantum hesaplamayı ilerletmek için en iyi ortam olabileceğine inanıyor. Bazı araştırmacılar, topolojik kuantumun daha güçlü olduğuna ve çevresel gürültü üzerinde daha küçük bir etkiye sahip olduğuna inanıyor. Kuantum fiziği, temel parçacıkların nasıl etkileşime girdiğini ve bazen yeni yarı parçacıklar oluşturmak için bir araya geldiklerini inceler.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Yarı parçacıklar tuhaf teorik modellerde görünür, ancak onları deneyler yoluyla gözlemlemek ve ölçmek her zaman bir zorluk olmuştur. Araştırmacıların yarı parçacık girişimini tespit etmesine olanak tanıyan yeni bir cihazın ortaya çıkmasıyla, ileriye doğru büyük bir adım atmış olabiliriz.Bu bulgular 4 Mart 2019'da Nature Physics dergisinde yayınlandı. Michael Manfra, bu parçacıkları birbirimize müdahale ederek tespit edebileceğimizi belirtti.
Boko Park-Bilim Popülerleştirme: İnsanlar bunu uzun süredir yapmaya çalıştılar, ancak her zaman büyük teknik zorluklar yaşandı. Bu kadar küçük parçacıkları incelemek için, Manfra ekibi, atomik katmanla küçük cihazlar atomik katman oluşturan kristal büyüme teknolojisini kullandı.Bu teknolojiye moleküler ışın epitaksi denir. Bu cihazlar o kadar küçüktür ki elektronları iki boyutlu bir uzayda hapsederler.
Tıpkı masaüstünde kayan bilyeler gibi, yukarı ve aşağı hareket edemezler. Cihaz veya "masaüstü" yeterince temiz ve pürüzsüzse, deneysel fiziğe hakim olan elektronların bireysel davranışları değil, nasıl etkileştikleridir. Tek tek parçacıkların enerjisini en aza indirmek için, Manfra ekibi onları çok düşük bir sıcaklığa - yaklaşık eksi 460 Fahrenhayt'a (237,78 santigrat derece) kadar soğutdu.
Ek olarak, elektronlar büyük bir manyetik alandan etkilenir.Bu üç koşul altında: aşırı soğuk sıcaklık, iki boyutlu bir uzayda hapsolmuş ve bir manyetik alana maruz kalma, gerçekten tuhaf fiziksel fenomenler meydana gelmeye başlar. Fizikçiler buna kesirli kuantum Hall sistemi diyorlar. Bu garip koşullar altında, elektronlar kendilerini düzenleyebilir ve temel nesneleri elektronik yükün üçte birini taşıyormuş gibi gösterebilirler.Araştırmacılar, parçacığa bağlı olarak temel parçacıkların bozonlar veya fermiyonlar olduğuna inanırlar. Döndüler, ancak kuasipartiküllerin davranışı birbirleri etrafında geliştiklerinde çok daha karmaşıktır. Bu durumların yükünü ve istatistiksel özelliklerini belirlemek, kuantum fiziğinde uzun süredir devam eden bir zorluktur. Manfra araştırma ekibi, bu parçacıkların birbirini engellemesini sağlamak için bir girişim ölçer geliştirdi:
- Bu keşifler, topolojik kübitlerin gelişiminin yolunu açtı. Fotoğraf: Purdue Üniversitesi / James Nakamura
Bir girişim modeli oluşturmak için iki veya daha fazla yarı parçacık kaynağını bir araya getiren bir cihaz. Bir havuza iki taş atılırsa dalgaları belirli bir noktada kesişir, burada müdahale ederler ve desen değişir. Ancak bu etkileri daha küçük ölçekte kopyalamak son derece zordur. Böylesine küçük bir alanda, elektronlar birbirlerini itme eğilimindedir, bu nedenle uzaya başka bir elektron koymak ek enerji gerektirir. Bu genellikle kuru ölüm etkisini bozar ve araştırmacıların bunları net bir şekilde görmesini engeller. Purdue Üniversitesi'nin interferometresi, karışan kuasipartikülden sadece 25 nanometre uzağa metal bir plaka ekleyerek bu sorunun üstesinden gelir. Metal plaka itici etkileşimleri korur, enerji maliyetlerini düşürür ve parazit oluşumuna izin verir.
Yeni cihaz biraz langırt makinesi gibi aynı duvarlara ve her iki yanında metal kapılara sahip. Ancak düzensiz bir şekilde dağılan mermerlerin aksine, elektronlar bu cihazda çok katı bir model izler. Purdue Üniversitesi (Purdue) doktora öğrencisi ve makalenin ilk yazarı James Nakamura (James Nakamura) şunları söyledi: Kuantum Hall etkisinin büyüsü, tüm akımların numunenin ortasından değil, örneğin kenarından akmasıdır. Yarı parçacıklar ışın ayırıcıdan geçerken kuantum mekaniği anlamında ikiye ayrılırlar. Bu, iki ışın ayırıcıda iki kez oldu ve iki farklı yol arasında parazit oluştu.
Böylesine tuhaf bir fizik alanında, araştırmacıların, gördüklerini sandıkları şeyin gerçekte gördükleri şey olup olmadığını bilmek zordur. Ancak bu sonuçlar, araştırmacıların Yarı parçacıkların kuantum mekaniksel girişimine ilk kez tanık olun . Bu mekanizma, gelecekte topolojik kübitlerin geliştirilmesine de yardımcı olabilir. Bu, daha karmaşık deneyleri denemek için uygun tek platformdur. Daha karmaşık durumlarda, bu deneyler topolojik kübitlerin temeli olabilir. Araştırmacılar bir süredir deniyorlar, nihai amaç bu çok garip özellikleri doğrulamak. Bu tam olarak başarılmadı, ancak ilerlemenin en iyi yolu olduğu kanıtlandı.
Boko Park-Bilim Popülerleştirme Araştırma / Gönderen: Purdue Üniversitesi
Referans dergi makaleleri: "Nature Physics"
DOI: 10.1038 / s41567-019-0441-8
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)
