Rice universiteto fizikai naudojo itin šaltus atomus ir vienmatį šviesos kanalą
Elektronai yra fermionai, asocialūskvantinių dalelių, kurios atsisako tarpusavyje dalytis erdve, aiškina tyrimo autoriai. Pagal Pauli išskyrimo principą, du ar daugiau vienodų fermionų negali vienu metu būti toje pačioje kvantinėje būsenoje kvantinėje sistemoje.
Apsisukimų ir krūvių atskyrimas yra pasireiškimastoks abipusis pasibjaurėjimas vienmatėje erdvėje. Fizikai Shinichiro Tomonaga ir Joaquinas Luttingeris maždaug prieš 60 metų sukūrė teorinį 1D elektronų elgesio modelį, žinomą kaip Luttingerio skystis, tačiau iki šiol buvo beveik neįmanoma išmatuoti šio poveikio kiekybiškai.
Eksperimento su sukimosi bangos sukūrimu modelis(panašiai ir įkrovimo bangai). Lazerio spindulys (viršuje kairėje) sukuria laide kolektyvines bangas, kurios perduoda sukimąsi arba krūvį. Sukas turėtų būti nukreiptas aukštyn (mėlyna) arba žemyn (raudona), o priešingo sukimosi atomai natūraliai išsidėsto kintamu modeliu (viršutinė eilutė). Banga perduoda sukimąsi, paeiliui keisdama kaimynines reikšmes. Iliustracija: Ella Maru Studio, R. Hulet, Rice University
Kvantiniai simuliatoriai naudoja kvantąrealių objektų, tokių kaip atomai, jonai ar molekulės, savybės, siekiant išspręsti problemas, kurias sunku arba neįmanoma išspręsti įprastais kompiuteriais. Rice universiteto sukimosi krūvio simuliatoriuje ultrašalti ličio atomai pakeičia elektronus, o šviesos kanalas yra vienmatis laidas.
Kai vienas elektronas susiduria su kitu, taiperduoda energiją, kuri pastarąją perkelia į aukštesnės energijos būseną. 3D medžiagoje sužadintas elektronas nunešamas, su kažkuo susiduria, praranda dalį energijos, skrenda nauja kryptimi, kad atsitrenktų su kažkuo kitu, ir taip toliau, aiškina mokslininkai.
Vienmatėje vielos erdvėje judėjimas buskolektyvinis: kai „paspaudžiate“ vieną elektroną, jis perduoda slėgį kitam ir pan. Tomonaga ir Luttingeris prognozavo, kad sukimosi sužadinimo bangos keliaus lėčiau nei krūvio bangos. Eksperimentiniai duomenys patvirtino šią teoriją, nes bangų sklidimo greičiai tiksliai atitinka šiuolaikinių Luttingerio skysčio skaičiavimų prognozes.
Tyrėjai pastebėjo sukimosi ir krūvio atskyrimąkietojo kūno medžiagose, tačiau jie to nematė aiškia ar kiekybiškai įvertinama forma. Mūsų eksperimentas iš tiesų yra pirmasis, kurio metu gaunami kiekybiniai matavimai, kuriuos galima palyginti su beveik tikslia teorija.
Randy Hewlett, Rice universiteto fizikas ir tyrimo bendraautoris
Darbo autoriai pažymi, kad rezultatai nėrane tik teorinis, bet ir praktinis. Dėl nuolatinio mikroschemų tūrio mažinimo laidai sukuriami arti vienmatės erdvės, o tai reiškia, kad kvantiniai efektai pradės paveikti tokių įrenginių veikimą. Be to, tyrimas padės plėtoti topologinių kvantinių kompiuterių technologiją, kuri koduotų informaciją kubitais be dekoherencijos.
Skaityti daugiau:
Japonai išmetė milžinišką turbiną į vandenyną, kad gautų begalę energijos iš srovės.
Japonijos astronomai galaktikoje aptiko nežinomą struktūrą
Tyrėjai nufilmavo „paslėptą“ ekosistemą Antarkties upėje