Ağır! Parçacıkların bariyerden sanki yokmuş gibi geçmesini sağlayan mükemmel kuantum kapısını keşfedin
Maryland Üniversitesi'nden bilim adamları, bugüne kadarki en doğrudan kanıtı elde ettiler. Kuantum özellikleri Parçacık yapabilir Varolmayan gibi Bariyeri geç. Bu araştırmanın sonuçları 20 Haziran 2019 tarihinde Nature dergisinde yayınlandı ve bu sayının kapağında yer alıyor ve mühendislerin gelecek için kendilerini daha iyi hissetmelerini sağlayabilir. Kuantum bilgisayar, kuantum sensörü Diğer ekipmanlarla daha tek tip bileşenler tasarlayın. Yeni deney doğru Klein tünelleme fenomeni Gözlem, bu daha yaygın bir kuantum fenomeni özel durum . Kuantum dünyasında tünelleme, elektronlar gibi parçacıkların bariyerden geçmek için yeterli enerjiye sahip olmasalar bile bir engelden geçmelerini sağlar.
Daha yüksek engeller genellikle bu işlemi zorlaştırır ve daha az parçacığın geçmesine izin verir. Bariyer tamamen şeffaf hale geldiğinde, Klein tünellemesi gerçekleşti , Açıldı Parçacıkların geçebileceği geçit , Bariyerin yüksekliğinden bağımsız olarak. UMD Nanofizik ve İleri Malzemeler Merkezi (CNAM), Ortak Kuantum Enstitüsü (JQI) ve Yoğun Madde Teorisi Merkezi'nden (CMTC) bilim adamları ve mühendislerin yanı sıra UMD Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü ve Fizik Bölümü personeli bu etkiyi gerçekleştirdi. Gmp Şimdiye kadar En ikna edici ölçüm. Michigan Eyalet Üniversitesi'nde Malzeme Bilimi ve Mühendisliği (MSE) profesörü ve yeni çalışmanın kıdemli yazarı Ichiro Takeuchi şunları söyledi:
Klein tüneli etkisi Başlangıçta göreliliğin etkisi hakkında Yüz yıl önce İlk kez tahmin edildi, ancak yakın zamana kadar gözlenmedi. Klein tünelleme kanıtlarını toplamak neredeyse imkansızdır çünkü ilk kez yüksek enerjili kuantum parçacıkları için tahmin edilmektedir. Işık hızına yakın Spor dünyası. Ancak son birkaç on yılda bilim adamları, bazılarının Kuantum parçacıkları yasası, Bazı olağandışı maddelerin yüzeyine yakın nispeten yavaş parçacıklar için de uygundur. Araştırmacıların bu yeni çalışmada kullandığı malzemelerden biri Samaryum hekzaborür (SmB6), bu madde olacak Topolojik izolatörler .
Ahşap, kauçuk veya hava gibi şeylerde Sıradan izolatör Bunda elektronlar yakalanır ve voltaj uygulansa bile hareket edemez. Bu nedenle, teldeki serbestçe dolaşan elektronların aksine, yalıtkan Elektronlar akımı iletemez . Samaryum hekzaborür (SmB6) gibi topolojik yalıtıcılar, Karışık malzeme . Yeterince düşük bir sıcaklıkta samaryum hekzaborür (SmB6) İçi yalıtkan, yüzey metal Evet, elektronların serbestçe hareket etmesine izin verir. Ek olarak, elektronik hareketin yönü bir Çevirmek İçsel kuantum özellikleri açısından, bu özellik yukarı veya aşağı doğru yönlendirilebilir. Örneğin, sağa doğru hareket eden elektronlar her zaman yukarı döner ve sola hareket eden elektronlar aşağı doğru döner.
Bununla birlikte, samaryum hekzaborürün (SmB6) metal yüzeyi Yeterli değil Klein Tüneli'ni keşfedin. Takeuchi ve meslektaşlarının samaryum hekzaborid (SmB6) yüzeyini bir Süper iletken malzemeler: Biri olabilir Direnç yok Akım ileten malzemeler durumunda. Samaryum hekzaborürü (SmB6) bir süperiletkene dönüştürmek için bilim adamları, itriyum hekzaborür (YB6) tabakası üzerine ince bir samaryum hekzaborür (YB6) filmi kapladılar. Tüm montaj soğuduğunda Tamamen sıfır Birkaç derecenin üzerinde itriyum hekzaborür Süper iletken oldu Yakınlığı nedeniyle, samaryum heksaborürün metal yüzeyi de bir süper iletken haline geldi. UMD'de fizik profesörü, CNAM direktörü ve araştırma makalesinin ortak yazarı Johnpierre Paglione şunları söyledi:
Samaryum hekzaborür, itriyum hekzaborür karşılığında akrabalarına aittir. Aynı kristal yapı , Bu "bir kaza". Ancak multidisipliner bir ekip bu başarının anahtarlarından biridir. Sahip olmak Topolojik fizik Film sentezi, spektroskopi ve teorik anlayış alanındaki uzmanlar bizi bu noktaya getirdi. Deneyler, bu kombinasyonun Klein tünellemesini gözlemleyin Doğru kombinasyon. Araştırma ekibi, samaryum hekzaborürünün tepesine küçük bir metal uca dokunarak elektronları uçtan ölçtü. Süperiletkene Bulaşma. Mükemmeli gözlemleyin Çift iletkenlik: Voltajı değiştikçe akımın bir maddeden nasıl geçtiğini ölçmenin bir yöntemi. Takeuch, bu sayıyı ilk kez gördüğümüzde inanmadığımı söyledi.
Sonuçta, bu alışılmadık bir gözlem, bu nedenle doktora sonrası araştırmacı Li Chengheng ve araştırma bilimcisi Zhang Xiaohang'dan geri dönüp başka bir deney yapmaları istendi. Takeuchi ve deneysel meslektaşları, ölçüm sonuçlarının doğru olduğuna ikna olduklarında, ilk başta anlamadılar Çift iletkenlik Böylece bir açıklama aramaya başladılar. UMD'den Victor Galitski, JQI araştırmacısı, fizik profesörü ve CMTC üyesi, Klein Tüneli Dahil olabilir. Başlangıçta bu sadece bir sezgiydi, ancak zamanla araştırmacılar, Klein'ın hipotezinin Gözlemin kökü sebep. MSE'de Yardımcı Araştırmacı ve JQI'de Araştırma Bilimcisi olan Valentin Stanev, Galicki'nin sezgisini kullanıyor
Klein tünelleme fenomeninin samaryum hekzaborür sisteminde nasıl ortaya çıktığına dair ayrıntılı bir teori, Son olarak, deneysel verilerle tutarlıydı İyi tahmin. Teori, Klein tünellemenin şu şekilde davrandığına inanıyor: Andreev yansıması Metal ve süperiletken arasındaki her sınırda bu tür bir etkinin mükemmel bir biçimi vardır. Metaldeki elektrik ne zaman Çocuk atlama Süper iletkende Andreev yansıması meydana gelir. Süper iletkenin içinde, elektronlar çiftler halinde var olmaya zorlanır, bu nedenle bir elektron süperiletken üzerine sıçradığında, bir ortak getirecektir. Geçişten önceki ve sonraki ücreti dengelemek için, Zıt yüklü parçacıklar Subs (bilim adamları tarafından delikler olarak adlandırılır) metale geri yansıtılmalıdır.
Bu Andreev yansımasının özellikleri : Bir elektron girer, biri çıkar. Bir yönde hareket eden zıt yüklü parçacıkların taşıdığı akım, ters yönde bir elektron tarafından taşınan akımla aynı olduğundan, tüm süreç toplam iletkenliği ikiye katlayacaktır - bu, Klein tünelleme metali ve topolojik süper iletkendir. Kavşağın özellikleri . Geleneksel metal ile süper iletken arasındaki bağlantıda, her zaman geçişsiz bazı elektronlar vardır. Sınırın dışına dağılmışlar, Azaltılmış Andreev refleksi Ve iletkenliğin tam olarak iki katına çıkmasını önleyin. Bununla birlikte, samaryum hekzaborür yüzeyi nedeniyle Elektronun yönü Onlarla Spin ile ilgili , Sınıra yakın elektronlar geri sıçrayamazlar, bu da onların her zaman süperiletkene doğrudan girecekleri anlamına gelir.
Ayrıca grafende de bulunur Klein tünelleme fenomeni ortadan kaldırıldı, ancak burada süperiletken olduğu için etkisinin daha muhteşem olduğunu söylemek istiyorum. Doğru çarpma ve tam saçılma iptali alacaktır.Grafen deneyinde benzer bir durum yoktur. Süper iletken ile diğer malzemeler arasındaki bağlantı bir miktar Kuantum bilgisayar Hassas algılama ekipmanının yapısı ve bileşenleri. Bu bileşenlerin dezavantajı her zaman her düğümün biraz farklı olması ve optimum performans elde etmek için sonsuz ayar ve kalibrasyon gerektirmesidir. Ancak samaryum hekzaborürdeki Klein tünel etkisiyle Tünel açma , Araştırmacılar Nihayet bulundu Bu düzensiz fenomeni çözmenin iyi bir yolu. Elektronik alanında cihazdan cihaza yayılma, değişkenlikten kurtulan bir fenomen olan bir numaralı düşmandır.
