科学家利用光来加速超电流,进入禁光,量子世界

时间:2020-06-04 20:31 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

科学家利用光来加速超电流,进入禁光,量子世界

科学家们正在利用光波来加速超电流,并获得量子世界的独特属性,包括有朝一日可能应用于高速、量子计算机、通信和其他技术的禁光发射。

科学家们已经看到了意想不到的事情在supercurrents-electricity穿过材料没有阻力,通常在超级冷的气温打破传统对称和应该是禁止的物理定律,济钢Wang说爱荷华州立大学物理学和天文学教授,资深科学家在美国能源部的艾姆斯实验室和项目的领导者。

王的实验室率先使用太赫兹频率的光脉冲——每秒数万亿次脉冲,在超电流中加速电子对,即所谓的库珀对。在这种情况下,研究人员跟踪了加速电子对发出的光。他们发现的是“二次谐波光发射”,或者是用来加速电子的入射光频率的两倍。

王说,这类似于颜色从红色光谱转移到深蓝色。

“在超导体中,这种二次谐波太赫兹辐射应该是被禁止的,”他说。“这与传统智慧相悖。”

教授、系主任王先生和他collaborators-including伊利亚斯Perakis伯明翰阿拉巴马大学的物理学和Chang-beom加工,为工程和西奥多·h·雷蒙德·r·霍尔顿椅Geballe大学的教授Wisconsin-Madison-report他们的发现在一份研究论文发表在科学期刊《物理评论快报》。

科学家利用光来加速超电流,进入禁光,量子世界

“被禁光让我们获得了一种奇特的量子现象——在原子的小尺度上的能量和粒子——被称为禁光安德森伪自旋旋进,”Perakis说。

(这一现象是以已故的菲利普·w·安德森(Philip W. Anderson)的名字命名的,他是1977年诺贝尔物理学奖(Nobel Prize in Physics)的共同得主,他对无序材料(比如缺乏规则结构的玻璃)中的电子运动进行了理论研究。)

王最近的研究是通过一种叫做量子太赫兹光谱学的工具实现的,这种工具可以可视化和引导电子。它利用太赫兹激光作为控制旋钮来加速超电流,并获得新的、可能有用的物质量子态。美国国家科学基金会资助了该仪器的研发以及目前对禁光的研究。

科学家们表示,对这一现象和其他量子现象的了解可能有助于推动重大创新

“就像今天的千兆赫晶体管和5G无线路由器在半个多世纪前取代了兆赫真空管或热离子电子管一样,科学家们正在寻找设计原则和新设备上的飞跃,以实现量子计算和通信能力,”伯明翰阿拉巴马大学的Perakis说。“找到控制、访问和操纵量子世界的特殊特征,并将它们与现实问题联系起来的方法,是当今科学界的一项重大进展。”美国国家科学基金会已经将量子研究纳入其未来研究和发展的‘十大理念’中,这对我们国家至关重要。”

王说:“超导态对称性破缺的确定和理解是基础量子物质发现和实用量子信息科学的新前沿。二次谐波是一种基本的对称探针。这将有助于未来高速低能耗的量子计算策略和电子技术的发展。”

然而,在到达那里之前,研究人员需要对量子世界进行更多的探索。王说,这种超导体中禁止的二次谐波光发射代表了“量子物质的一项基本发现”。

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