Управление квантовыми состояниями в германене с помощью электрического поля
Физики создали систему, в которой масса и энергия перемещаются без потерь, даже после многочисленных столкновений. Результаты опубликованы в журнале Science.
В физических системах транспорт может принимать различные формы: электрический ток по проводу, тепло по металлу или даже вода по трубе. В обычном случае столкновения и трение приводят к сопротивлению, замедляя или ослабляя потоки. Но в новом эксперименте в Венском техническом университете (TU Wien) учёные наблюдали систему, в которой этого не происходит.
Как это работает?
Учёные ограничили движение тысяч атомов рубидия, заставив их перемещаться по одной линии с помощью магнитных и оптических полей. Они создали ультрахолодный квантовый газ, в котором энергия и масса перемещаются с идеальной эффективностью.
Результаты показывают, что даже после бесчисленных столкновений поток остаётся стабильным и неизменным, что указывает на новый вид транспорта, который противоречит правилам обычной материи.
Исследование топологических состояний в ультраузком материале германене
Исследователи из Университета Твенте и Утрехтского университета впервые продемонстрировали, что квантовые состояния в ультраузком материале германене можно включать и выключать с помощью только электрического поля.
Исследование под названием «Electric-Field Control of Zero-Dimensional Topological States in Ultranarrow Germanene Nanoribbons» опубликовано в Physical Review Letters.
Квантовые биты для квантовых компьютеров
Квантовые компьютеры будут использовать не нули и единицы, а квантовые биты, которые могут принимать оба состояния одновременно. Это делает их сверхбыстрыми и мощными, но создание квантовых битов — сложная задача: они очень чувствительны к шуму и быстро теряют информацию.
Исследователи ищут материалы, которые были бы достаточно стабильными, чтобы защитить хрупкие квантовые состояния. Ультраузкие полоски материала германена могут быть перспективными.
Новый способ управления терагерцевым излучением
Новое исследование, проведённое Институтом аэрокосмических исследований Китайской академии наук, показало, что высокое давление может значительно усилить и точно настроить терагерцевое (ТГц) излучение от двумерного полупроводника — теллурида галлия (GaTe).
Используя алмазную наковальню, исследовательская группа достигла 13-кратного увеличения ТГц-излучения и напрямую отобразила последовательность сверхбыстрых процессов, которые производят ТГц-волны.
Создание стабильной формы материи для квантовых компьютеров
Учёные сделали ещё один важный шаг к созданию стабильных квантовых компьютеров. Используя специализированный квантовый компьютерный чип в качестве своего рода крошечной лаборатории, команда под руководством Пань Цзяньвэя в Университете науки и технологий Китая создала и изучила редкий и сложный тип материи, называемый высшими неравновесными топологическими фазами.
Это цифровое вещество (не обычный физический материал) уникально тем, что его ключевые свойства суперстабильны и расположены только в его углах. Но эта стабильность сохраняется только тогда, когда материал постоянно бомбардируется энергетическими импульсами.
Работа имеет большое значение, поскольку показывает, что квантовые компьютеры можно использовать в качестве надёжных симуляторов для открытия и тестирования новых стабильных форм материи. Это будет необходимо, если учёные хотят создать квантовые компьютеры, которые никогда не ломаются (или, по крайней мере, обладают высокой надёжностью).
published in the journal Science, show that even after countless collisions, the flow remains stable and undiminished, thus revealing a kind of transport that defies the rules of ordinary matter.»,»\»In principle, there are two very different types of transport phenomena,\» says Frederik Møller from the Atominstitut at TU Wien. \»We speak of ballistic transport when particles move freely and cover twice the distance in twice the time—like a bullet traveling in a straight line.\»»,»There is also diffusive transport, which arises from many random collisions. Heat conduction is one such diffusive process: when some hot particles meet cooler ones, they gradually share energy and momentum until, on average, all have the same temperature.»,»\»This kind of transport is not linear,\» says Møller. \»To cover twice the distance, you typically need four times as long.\»»,»In the TU Wien experiment, the atoms behaved very differently. \»By studying the atomic current, we could see that diffusion is practically completely suppressed,\» says Møller. \»The gas behaves like a perfect conductor; even though countless collisions occur between the atoms, quantities like mass and energy flow freely, without dissipating into the system.\»»,»This unusual behavior can be understood through an analogy to a Newton’s cradle, the familiar desk toy with a row of swinging metal balls. When one ball is pulled back and released, it transfers its momentum straight through the others to the ball on the opposite end, which swings out as if untouched.»,»\»The atoms in our system can only collide along a single direction,\» explains Møller. \»Their momenta are not scattered but simply exchanged between collision partners. Each atom’s momentum remains conserved—it can only be passed on, never lost.\»»,»Just like in the Newton’s cradle, motion in the atomic wire continues without damping. Momentum and energy can travel across the gas indefinitely rather than dissipating as in normal matter.»,»\»These results show why such an atomic cloud does not thermalize—why it doesn’t distribute its energy according to the usual laws of thermodynamics,\» says Møller. \»Studying transport under such perfectly controlled conditions could open new ways to understand how resistance emerges, or disappears, at the quantum level.\»»,»\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tProvided by\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\tVienna University of Technology\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t»,»\n\t\t\t\t\t\t\tMore from Quantum Physics\n\t\t\t\t\t\t «]’>Источник