新物质电子态的发现可能会推动第二次量子革命

时间:2020-03-10 17:49 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

新物质电子态的发现可能会推动第二次量子革命

发现表明电子可以以类似于夸克结合形成中子和质子的方式结合在一起。

由匹兹堡大学物理与天文系教授领导的一个研究小组宣布发现了一种新的物质电子态。

杰里米·列维(Jeremy Levy)是凝聚态物理学的著名教授,帕特里克·欧文(Patrick Irvin)是一名研究副教授,他们共同撰写了一篇论文《帕斯卡传导级数在一维LaAIO3/SrTiO3弹道通道中的应用》。这项研究的重点是一维导电系统的测量。在一维导电系统中,电子被发现以两个或两个以上的电子为一组,而不是单个地运动。

这项研究发表在2020年2月14日的《科学》杂志上。以下是一段概述论文发现的视频:

“通常情况下,半导体或金属中的电子会移动和分散,如果施加电压,最终会向一个方向漂移。但在弹道导体中,电子的运动更像是高速公路上的汽车。这样做的好处是它们不发热,而且可能会以与普通电子产品截然不同的方式使用。我们之前的研究人员已经成功地制造出了这种弹道导体,”莱维解释道。

“我们的发现表明,当电子可以相互吸引时,它们可以形成由2个、3个、4个和5个电子组成的电子束,它们的行为就像新类型的粒子,新形式的电子物质。”

莱维将这一发现比作夸克结合在一起形成中子和质子的方式。发现新物质的一个重要线索是认识到这些弹道导体与帕斯卡三角形中的一个序列相匹配。

如果你沿着帕斯卡三角形的不同方向看,你会看到不同的数字图案,其中一个图案是1、3、6、10、15、21。这是我们在数据中注意到的一个序列,所以它成为了一个具有挑战性的线索,告诉我们到底发生了什么。这个发现花了我们一些时间去理解,但那是因为我们最初没有意识到我们看到的是由一个电子、两个电子、三个电子等组成的粒子。如果把所有这些加起来,就得到1 3 6 10的序列。”

列维同时也是匹兹堡量子研究所的主任,他指出,新的粒子特性与量子纠缠有关,这可能用于量子计算和量子再分配。他说,这一发现是迈向量子物理学下一阶段的令人兴奋的进步。

“这项研究属于匹兹堡的一项更大的努力,即开发与第二次量子革命相关的新科学和技术,”他说。

“在第一次量子革命中,人们发现他们周围的世界从根本上受量子物理定律的支配。这一发现使人们了解了元素周期表、材料的行为方式,并帮助开发了晶体管、计算机、核磁共振扫描仪和信息技术。

“现在到了21世纪,我们看到了所有关于量子物理学的奇怪预测,并将它们转变和应用。当你谈到应用时,我们想到的是量子计算、量子隐形传态、量子通信、量子传感利用物质的量子性质的观点在此之前被忽视了。”

参考:梅根·布里格曼、米歇尔·托姆奇克、田斌斌、李贤宇、李俊宇、何玉芝、安东尼·蒂兰-泰勒、黄孟晨、张伯姆·欧姆、大卫·佩克、罗杰·克·蒙、帕特里克·欧文和杰里米·利维,2020年2月14日,《科学》。"帕斯卡尔导导系列在弹道一维LaAlO3/SrTiO3频道"。

DOI: 10.1126/科学. aat6467

除了利维和欧文,皮特的研究团队成员还包括物理系和天文系的助理教授大卫·佩克和罗杰·S.K.孟的研究生梅根·布里格曼、米歇尔·托姆茨克、田斌斌、黄孟辰和博士后研究员安东尼·泰勒。

其他团队成员还包括现就职于韩国釜山国立大学的李玄宇、威斯康星大学麦迪逊分校的李正宇和郑伯恩,以及卡内基梅隆大学的何由池。

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