Գիտնականները հայտնաբերել են քվանտային խճճվածություն անզեն աչքով տեսանելի բյուրեղում

Ֆիզիկոսներն առաջին անգամ ուղղակիորեն հայտնաբերել են քվանտային խճճվածության բարձր աստիճան սանտիմետր չափի բյուրեղում՝ մակրոսկոպիկ օբյեկտ, որը տեսանելի է անզեն աչքով՝ մարտահրավեր նետելով քվանտային մեխանիկայի գործողության մասշտաբի վերաբերյալ վաղեմի ենթադրություններին:

Հունիսի 15-ին Nature Physics-ում հրապարակված ուսումնասիրությունը նկարագրում է, թե ինչպես է TU Wien-ի գլխավորությամբ թիմը՝ Ռայսի համալսարանի հետ համագործակցությամբ, օգտագործել քվանտային տեղեկատվության տեսության շրջանակը, որը կոչվում է քվանտային Ֆիշերի տեղեկատվություն՝ ցերիումից, պալադիումից և սիլիցիումից պատրաստված բյուրեղում բազմամասնիկային խճճվածությունը չափելու համար: Բյուրեղը դասակարգվում է որպես «տարօրինակ մետաղ»՝ նյութերի կատեգորիա, որոնց էլեկտրական վարքագիծը հակասում է սովորական ըմբռնմանը:nature+1

Առնվազն ինը խճճված մասնիկներից բաղկացած խմբեր

Ֆրանսիայի Գրենոբլ քաղաքի Լաուե-Լանժևենի ինստիտուտում ասպիրանտ Ֆեդերիկո Մացան բյուրեղը ռմբակոծել է նեյտրոններով և վերլուծել նյութի արձագանքը: «Սովորական նյութում կարելի է ակնկալել, որ նեյտրոնը իր էներգիան կփոխանցի առանձին մասնիկի», — ասել է Մացան: «Բայց քվանտային Ֆիշերի տեղեկատվության միջոցով տվյալների վերլուծության ժամանակ մենք հայտնաբերեցինք մի արձագանք, որը չի կարող բացատրվել անկախ մասնիկների տեսանկյունից: Փոխարենը, դա ցույց է տալիս, որ առնվազն ինը քվանտային խճճված միավորներից բաղկացած խմբերը գործում են կոլեկտիվ»:tuwien

Խճճվածությունը գագաթնակետին է հասել քվանտային կրիտիկական կետում՝ այն շեմին, որտեղ նյութը անցնում է երկու քվանտային փուլերի միջև՝ տալով ուղղակի ապացույց, որ քվանտային փոխկապակցվածությունները ուժեղանում են այս սահմանին:research+1

Կամուրջ քվանտային տեղեկատվության և պինդ մարմնի ֆիզիկայի միջև

Տեսական հիմքը հենվում է ինսբրուքցի քվանտային ֆիզիկոս Պիտեր Ցոլերի և նրա թիմի աշխատանքի վրա, ովքեր ցույց են տվել, որ քվանտային Ֆիշերի տեղեկատվությունը կարող է բացահայտել խճճվածությունը մեծ բազմամասնիկային համակարգերում: «Անկախ մասնիկների հավաքածուի համար արձագանքը սահմանափակ է, քանի որ յուրաքանչյուր մասնիկ իր ներդրումն ունի առանձին», — ասել է TU Wien-ի Պինդ մարմնի ֆիզիկայի ինստիտուտի պրոֆեսոր Սիլկե Բյուլեր-Պաշենը: «Այնուամենայնիվ, եթե մասնիկները խճճված են, ամբողջ համակարգը կարող է ավելի ուժեղ արձագանքել, քան իր առանձին մասերի գումարը»:tuwien

Վյուրցբուրգի համալսարանից Ֆախեր Ասադը, որը աշխատանքի գլխավոր տեսաբանն է, ասել է, որ բացահայտումները դուրս են գալիս մեկ նյութի սահմաններից: «Ուժեղ խճճվածությունը, կարծես, ուղղակիորեն կապված է տարօրինակ մետաղների անսովոր վարքագծի հետ», — ասել է նա:tuwien

Դեպի քվանտային տեխնոլոգիաներ

Հետազոտությունը հիմնված է TU Wien-ի և Ռայսի համալսարանի միջև 2025 թվականի համագործակցության վրա, որը պարզել է, որ էլեկտրական հոսանքը տարօրինակ մետաղների միջով հոսում է անսովոր ցածր աղմուկի ռեժիմում: Նոր չափված խճճվածությունը առաջարկում է հնարավոր բացատրություն. մասնիկները համակարգված կերպով գործում են հոսանքի տատանումները ճնշելու համար:tuwien

Բյուլեր-Պաշենն ասել է, որ թիմի հաջորդ նպատակն է ուսումնասիրել, թե արդյոք տարօրինակ մետաղները կարող են կիրառություն գտնել քվանտային տեխնոլոգիաներում, հատկապես քվանտային մետրոլոգիայի համար բարձր ճշգրտության չափումներում:tuwien