Физиците от университета Райс използваха ултрастудени атоми и едноизмерен светлинен канал, за да
Електроните са фермиони, антисоциалниквантови частици, които отказват да споделят пространство помежду си, обясняват авторите на изследването. Съгласно принципа на изключване на Паули, два или повече еднакви фермиони не могат едновременно да бъдат в едно и също квантово състояние в квантовата система.
Разделянето на завъртанията и зарядите е проявлениетакова взаимно отвращение в едномерното пространство. Физиците Шиничиро Томонага и Хоакин Лутинджър разработиха теоретичен модел на поведение на 1D електрони, известен като течността на Лутингер, преди около 60 години, но досега е било почти невъзможно да се измери ефектът количествено.
Модел на експеримента със създаване на спин вълна(подобно за зарядна вълна). Лазерен лъч (горе вляво) създава колективни вълни в проводника, които предават или въртене, или зареждане. Завъртането трябва да сочи нагоре (синьо) или надолу (червено) и атомите с противоположно завъртане естествено се подреждат в редуващ се модел (горен ред). Вълната пренася спина, като последователно променя съседните стойности. Илюстрация: Ella Maru Studio, R. Hulet, Rice University
Квантовите симулатори използват квантсвойства на реални обекти, като атоми, йони или молекули, за решаване на проблеми, които са трудни или невъзможни за решаване с конвенционалните компютри. В симулатора на въртящ заряд на университета Райс ултрастудените литиеви атоми заместват електроните, а светлинният канал е едномерна жица.
Когато един електрон се сблъска с друг, тойпренася енергия, която извежда последната в по-високо енергийно състояние. В 3D материал възбуден електрон се отнася, сблъсква се с нещо, губи малко енергия, лети в нова посока, за да се сблъска с нещо друго и така нататък, обясняват учените.
В едномерното пространство на жицата движението ще бъдеколективен: когато „натиснеш“ върху един електрон, той прехвърля налягане на следващия и т.н. Томонага и Лутингер прогнозираха, че вълните на възбуждане на въртене ще се движат по-бавно от вълните на заряда. Експерименталните данни потвърдиха тази теория, като скоростите на разпространение на вълните точно съвпадат с прогнозите на съвременните изчисления за флуида на Лутингер.
Изследователите наблюдават разделяне на въртене и зарядв твърдотелни материали, но те не го виждат в ясна или количествено измерима форма. Нашият експеримент наистина е първият, при който се получават количествени измервания, които могат да бъдат сравнени с почти точна теория.
Ранди Хюлет, физик от университета Райс и съавтор на изследването
Авторите на работата отбелязват, че резултатите не сане само теоретични, но и практически. Постоянното намаляване на обема на микросхемите води до създаването на проводници, близки до едномерното пространство, което означава, че квантовите ефекти ще започнат да влияят върху работата на такива устройства. В допълнение, изследването ще помогне при разработването на технология за топологични квантови компютри, които ще кодират информация в кубити без декохерентност.
Прочетете още:
Японците изхвърлиха гигантска турбина в океана, за да получат безкрайна енергия от течението.
Астрономи от Япония откриха неизвестна структура в галактиката
Изследователи заснеха „скрита“ екосистема в река на Антарктика