Rīsu universitātes fiziķi izmantoja īpaši aukstus atomus un viendimensijas gaismas kanālu
Elektroni ir fermioni, antisociālikvantu daļiņas, kas atsakās savā starpā dalīties telpā, skaidro pētījuma autori. Saskaņā ar Pauli izslēgšanas principu divi vai vairāki identiski fermioni nevar vienlaicīgi atrasties vienā kvantu stāvoklī kvantu sistēmā.
Griežu un lādiņu atdalīšana ir izpausmetāda savstarpēja nepatika viendimensionālā telpā. Fiziķi Šiničiro Tomonaga un Hoakins Lutingers pirms aptuveni 60 gadiem izstrādāja 1D elektronu uzvedības teorētisko modeli, kas pazīstams kā Lutingera šķidrums, taču līdz šim bija gandrīz neiespējami kvantitatīvi izmērīt efektu.
Eksperimenta modelis ar spin viļņa izveidi(līdzīgi lādiņa vilnim). Lāzera stars (augšējā kreisajā pusē) rada vadā kolektīvus viļņus, kas pārnes vai nu griešanos, vai uzlādi. Griezumam jābūt vērstam uz augšu (zils) vai uz leju (sarkans), un atomi ar pretēju griešanos dabiski izkārtojas mainīgā veidā (augšējā rinda). Vilnis pārnes spin, secīgi mainot blakus esošās vērtības. Ilustrācija: Ella Maru Studio, R. Hulet, Rice University
Kvantu simulatori izmanto kvantureālu objektu, piemēram, atomu, jonu vai molekulu, īpašības, lai atrisinātu problēmas, kuras ir grūti vai neiespējami atrisināt ar parastajiem datoriem. Raisa universitātes griešanās lādiņa simulatorā ultraauksti litija atomi aizstāj elektronus, un gaismas kanāls ir viendimensijas vads.
Kad viens elektrons saduras ar otru, tasnodod enerģiju, kas pēdējo nogādā augstākas enerģijas stāvoklī. 3D materiālā uzbudināts elektrons tiek aiznests, saduras ar kaut ko, zaudē daļu enerģijas, lido jaunā virzienā, lai sadurtos ar kaut ko citu, un tā tālāk, skaidro zinātnieki.
Vada viendimensijas telpā kustība būskolektīvs: kad jūs "nospiežat" uz vienu elektronu, tas pārnes spiedienu uz nākamo utt. Tomonaga un Lutingers prognozēja, ka griešanās ierosmes viļņi virzīsies lēnāk nekā uzlādes viļņi. Eksperimentālie dati apstiprināja šo teoriju, jo viļņu izplatīšanās ātrumi precīzi atbilst mūsdienu Lutingera šķidruma aprēķinu prognozēm.
Pētnieki novēroja griešanās un lādiņa atdalīšanucietvielu materiālos, taču viņi to neredzēja skaidrā vai kvantitatīvā veidā. Mūsu eksperiments patiešām ir pirmais, kurā tiek iegūti kvantitatīvi mērījumi, kurus var salīdzināt ar gandrīz precīzu teoriju.
Rendijs Hjūlets, Raisa universitātes fiziķis un pētījuma līdzautors
Darba autori atzīmē, ka rezultāti navne tikai teorētiski, bet arī praktiski. Pastāvīga mikroshēmu apjoma samazināšana noved pie vadu izveidošanas tuvu viendimensijas telpai, kas nozīmē, ka kvantu efekti sāks ietekmēt šādu ierīču darbību. Turklāt pētījums palīdzēs attīstīt topoloģisko kvantu datoru tehnoloģiju, kas kodēs informāciju kubitos bez dekoherences.
Lasīt vairāk:
Japāņi iemeta okeānā milzu turbīnu, lai no straumes iegūtu bezgalīgu enerģiju.
Japānas astronomi galaktikā ir atraduši nezināmu struktūru
Pētnieki filmēja "slēptu" ekosistēmu Antarktikas upē