Исследование раскрывает новое электронное состояние вещества

Исследование раскрывает новое электронное состояние вещества

Исследовательская группа во главе с профессорами факультета физики и астрономии Питтсбургского университета объявила об открытии нового электронного состояния вещества.

Джереми Леви, выдающийся профессор физики конденсированного состояния, и Патрик Ирвин, научный сотрудник, являются соавторами статьи «Ряд проводимости Паскаля в баллистических одномерных каналах LaAIO3 / SrTiO3». Исследование сосредоточено на измерениях в одномерных проводящих системах, в которых электроны перемещаются без рассеяния группами по две или более одновременно, а не по отдельности.

«Обычно электроны в полупроводниках или металлах движутся и рассеиваются, и в конечном итоге дрейфуют в одном направлении, если подать напряжение. Но в баллистических проводниках электроны движутся больше как автомобили на шоссе. Преимущество в том, что они не выделяют тепло и может использоваться способами, которые сильно отличаются от обычной электроники. Исследователи до нас преуспели в создании такого рода баллистического проводника “, объяснил Леви.

«Открытие, которое мы сделали, показывает, что когда электроны могут притягиваться друг к другу, они могут образовывать сгустки из двух, трех, четырех и пяти электронов, которые буквально ведут себя как новые типы частиц, новые формы электронного вещества».

Леви сравнил результаты с тем, как кварки связываются вместе, образуя нейтроны и протоны. Важным ключом к раскрытию нового вопроса было признание того, что эти баллистические проводники соответствовали последовательности внутри треугольника Паскаля.

«Если вы посмотрите в разных направлениях треугольника Паскаля, вы увидите разные числовые паттерны, и одним из паттернов был один, три, шесть, 10, 15, 21. Это последовательность, которую мы заметили в наших данных, поэтому она стала сложной подсказкой о том, что на самом деле происходит. Открытие заняло у нас некоторое время, чтобы понять, но это было потому, что мы изначально не понимали, что мы смотрим на частицы, состоящие из одного электрона, двух электронов, трех электронов и т. д. Если вы объедините все это вместе вы получите последовательность 1,3,6,10. “

Леви, который также является директором Питтсбургского квантового института, отметил, что новые частицы имеют свойства, связанные с квантовой запутанностью, которые потенциально могут быть использованы для квантовых вычислений и квантового перераспределения. Он сказал, что открытие – это захватывающее продвижение к следующему этапу квантовой физики.

«Это исследование подпадает под большие усилия здесь, в Питтсбурге, для развития новой науки и технологий, связанных со второй квантовой революцией», – сказал он.

«Во время первой квантовой революции люди обнаружили, что мир вокруг них в основном регулировался законами квантовой физики. Это открытие привело к пониманию периодической таблицы, поведению материалов и помогло в разработке транзисторов, компьютеров, МРТ-сканеров и информационных технологий. ,

«Сейчас, в 21 веке, мы смотрим на все странные предсказания квантовой физики, разворачиваем их и используем их. Когда вы говорите о приложениях, мы думаем о квантовых вычислениях, квантовой телепортации, квантовых коммуникациях, квантовом зондировании – – идеи, которые используют свойства квантовой природы материи, которые были проигнорированы ранее “.

Исследование было опубликовано в журнале « Science» 14 февраля. Видео с изложением результатов работы газеты можно посмотреть здесь: https://www.youtube.com/watch?v=kDjGiH8OnqU&feature=youtu.be.

Помимо Леви и Ирвина, в состав исследовательской группы Питта входят ассистенты профессора кафедры физики и астрономии Дэвид Пеккер и аспиранты Roger SK Mong, Меган Бриггеман, Мишель Томчик, Бинбин Тиан, Менгчен Хуан и соискатель докторской степени Энтони Тилан-Тайлер.

В число дополнительных членов команды входят Hyungwoo Lee, в настоящее время работающий в Пусанском национальном университете в Южной Корее, Jung-Woo Lee и Chang-Beom Eom из Университета Висконсин-Мэдисон и Yuchi He из Университета Карнеги-Меллона.

Источник истории:

Материалы предоставлены Университетом Питтсбурга . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.


Ссылка на журнал :

  1. Меган Бриггеман, Мишель Томчик, Бинбин Тиан, Хенгву Ли, Юнг-Ву Ли, Ючи Хе, Энтони Тилан-Тайлер, Менгчен Хуан, Чанг-Бом Эом, Дэвид Пеккер, Роджер С.К. Монг, Патрик Ирвин, Джереми Леви. Ряд проводимости Паскаля в баллистических одномерных каналах LaAlO3 / SrTiO3 . Наука , 2020; 367 (6479): 769 DOI: 10,1126 / science.aat6467