Fizikçiler, 50 yıldan uzun bir süre önce tahmin edilen kuantum durumunu doğruladı

Yapay atomlardaki elektron eşleşmesini keşfedin

Hamburg Üniversitesi Fizik Bölümü’nden araştırmacılar, 50 yılı aşkın bir süre önce Japon teorisyenler tarafından teorik olarak tahmin edilen, ancak şimdiye kadar keşfedilmemiş bir kuantum durumu gözlemlediler. sentetik dikiş ile Mısır Araştırmacılar, süperiletkenin yüzeyinde, sözde bir kuantum noktasının elektronlarını eşleştirmeyi başardılar, böylece süperiletkenin mümkün olan en küçük versiyonunu yarattılar. Eser derginin son sayısında yer almaktadır. doğa.

Elektronik davranış ve süperiletkenlik

Elektronlar genellikle negatif yükleri nedeniyle birbirlerini iterler. Bu itme olgusu, aralarında elektrik direncinin de bulunduğu malzemelerin birçok özelliğini etkilemede önemli bir rol oynar. Bununla birlikte, elektronlar çiftler halinde birbirine “yapıştırılırsa” ve böylece bozonlar haline gelirse, durum kökten değişir. Birbirini iten yalnız elektronların aksine, bozon çiftleri aynı uzayda bir arada bulunabilir ve aynı hareketleri gerçekleştirebilir.

Gümüşten (küçük tepeler) atom atom inşa edilen bazı yapıların 3 boyutlu görüntüsü. Resmin sol üst çeyreğinde dikdörtgen ve dairesel bir harf kafesi gösterilmektedir. Kredi bilgileri: Lucas Schneider

Süperiletkenlik, bu elektron çiftlerini içeren malzemelerin en ilginç özelliklerinden biridir – elektrik akımının herhangi bir direnç olmadan geçmesine izin verme yeteneği. Süperiletkenlik, manyetik rezonans görüntüleme ve son derece hassas manyetik alan dedektörleri gibi yıllar boyunca birçok teknolojik uygulamada kullanılmıştır. Elektronik cihazların sürekli minyatürleştirilmesiyle, süperiletkenliğin daha küçük, nano ölçekli yapılar.

Yapay atomlarda elektron eşleşmesi

Hamburg Üniversitesi’ndeki Fizik Bölümü ve Mükemmellik Grubu “CUI: Maddenin Gelişmiş Görüntülenmesi”nden araştırmacılar, nanoyapılı elektronik cihazlar için en küçük yapı taşı olan kuantum noktası adı verilen yapay bir atomda elektronların eşleşmesini gerçekleştirdiler. Bu amaçla, Nanoyapı ve Katı Hal Fiziği Enstitüsü’nden PD Prof. Jens Wiebe liderliğindeki deneyciler, elektronları atom atom gümüşten inşa ettikleri küçük kafeslerde hapsettiler.

Kilitli elektronları bir elemental süper iletkene bağlayarak, elektronlar süper iletkenden eşleşme eğilimini miras aldılar. Araştırmacılar, Dr. Thor Buskey liderliğindeki teorik kütle fizikçilerinden oluşan bir ekiple birlikte, çok düşük enerjide bir spektral zirve olan deneysel imzayı, 1970’lerin başında Fumiaki Shibata tarafından Kazushige Machida tarafından tahmin edilen kuantum durumuyla ilişkilendirdiler.

Devlet şimdiye kadar deneysel yöntemlerle doğrudan tespitten kaçmış olsa da, Hollanda ve Danimarka’dan iki ekip tarafından yapılan son araştırmalar, modern kuantum bilgisayarların temel bir yapı taşı olan transmoment kübitlerdeki istenmeyen gürültüyü bastırmada yararlı olduğunu gösteriyor.

Kazushige Machida özel bir e-postada yayının ilk yazarı Dr. Lucas Schneider’e şunları yazdı: “Yarım asır önce eski makalemi ‘keşfettiğin’ için teşekkür ederim. Uzun bir süre boşluğu manyetik olmayan geçiş metali safsızlıklarının oluşturduğunu düşündüm. durum, ancak konumları boşluğun kenarına çok yakın.” süperiletken ve bu nedenle varlığını kanıtlamak imkansız.

Referans: “Tasarlanmış Kuantum Noktalarında Adım Adım Yaklaşan Süper İletkenlik” Yazan Lukas Schneider, Khai That Ton, Ioannis Ionidis, Janice Neuhaus-Steinmetz, Thor Bosque, Roland Wiesedinger ve Jens Wiebe, 16 Ağustos 2023, Buradan Erişilebilir. doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06312-0