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科學家在這種“奇怪金屬”中發現了數十億量子糾纏電子

時間:2020-01-21 00:14:29 來源:本站 閱讀:4015735次

新疆时时彩 www.jkygi.com 在一項新的研究中,美國和奧地利的物理學家觀察到,在一種量子臨界材料中,“數十億”的流動電子之間存在量子糾纏。

這項研究發表在近日的《科學》(Science)雜志上,研究了一種由鐿、銠和硅組成的“奇怪金屬”化合物的電子和磁性行為。

萊斯大學和維也納理工大學(TU Wien)的這項研究提供了迄今為止最有力的直接證據,證明了量子糾纏在導致量子臨界方面的作用,該研究的合著者、萊斯大學的Qimiao Si說。

“當我們想到量子糾纏時,我們想到的是很小的事物,”Si說。

“我們不會把它和宏觀物體聯系起來。但在量子臨界點,物質是如此的聚集,我們有機會看到糾纏態的影響,即使是在一個包含數十億個量子力學物體的金屬薄膜中?!?/p>

作為理論物理學家和萊斯量子材料中心(RCQM)的主任,Si花費了20多年的時間來研究奇異金屬和高溫超導體等材料改變量子相時會發生什么。

更好地理解這些材料可以為計算機、通信等領域的新技術打開大門。

國際研究團隊克服了幾個挑戰才取得了這個結果。

德國工業大學的研究人員開發了一種高度復雜的材料合成技術,以每兩份銠和硅(YbRh2Si2)合成一份鐿(ytterbium)的超純薄膜。

在絕對零度時,材料經歷了從一個形成磁序的量子相到另一個不形成磁序的量子相的轉變。

在萊斯大學,該研究的主要作者之一Xinwei Li,當時是該研究的合作者和RCQM成員Junichiro Kono實驗室的一名研究生,在低至1.4開爾文的溫度下對這些薄膜進行了太赫茲光譜實驗。

太赫茲測量揭示了YbRh2Si2薄膜的光電導率,因為它們被冷卻到一個量子臨界點,標志著從一個量子相到另一個量子相的轉變。

“對于奇怪的金屬,電阻和溫度之間有一種不尋常的聯系,”德國維也納大學固態物理研究所的通訊作者西爾克·布爾-帕森(Silke Bühler-Paschen)說。

“與銅或金等簡單金屬相比,這似乎不是由于原子的熱運動,而是由于絕對零度溫度下的量子漲落?!?/p>

研究中的測量更具挑戰性。德國維也納大學的研究小組開發了一種獨特的分子束外延系統和一個復雜的生長過程。

鐿、銠和硅同時從不同來源以精確的1-2-2比例蒸發。由于蒸發銠和硅需要很高的能量,該系統需要一個帶有兩個電子束蒸發器的特制超高真空室。

“我們的不確定因素是找到了最理想的底物:鍺,”德國工業大學研究生盧卡斯·普羅查斯卡(Lukas Prochaska)說。

鍺對太赫茲是透明的,并且“在某些原子距離上與YbRh2Si2中的鐿原子幾乎相同,這就解釋了這些薄膜的優良品質,”他說。

Si回憶起15年前與Buhler-Paschen討論的實驗,當時他們正在探索測試一類新的量子臨界點的方法。

他們與同事提出的量子臨界點的特征是自旋和電荷之間的量子糾纏是關鍵的。

他說:“在磁性量子臨界點上,傳統觀點認為只有自旋部分才是關鍵的?!?/p>

“但如果電荷和自旋部分糾纏于量子,電荷部分最終也會成為關鍵?!?/p>

當時,這項技術還無法驗證這一假設,但到了2016年,情況發生了變化。

Si說,這項研究的所有努力都是值得的,因為這些發現意義深遠。

“量子糾纏是存儲和處理量子信息的基礎,”Si說,“與此同時,量子臨界被認為可以驅動高溫超導性。因此,我們的發現表明,同樣的基礎物理——量子臨界——可以為量子信息和高溫超導提供一個平臺?!?/p>

原文出處:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/01/200116144105.htm

Billions of quantum entangled electrons found in 'strange metal'

作者:Rice University

摘要:歐曼汽車,歐洲人體藝術,歐洲國家排名
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