کشف یک حالت کوانتومی قابل تنظیم

تعیین ویژگی‌های ذرات کوانتومی بسیار دشوار بوده و کنترل آنها در شرایطی که به شدت در تعامل با یکدیگر باشند، تقریبا غیرممکن است.

یک تیم بین‌المللی از دانشمندان به سرپرستی پروفسور زاهد حسن (Zahid Hasan)، فیزیکدان دانشگاه پرینستون (آمریکا) موفق به کشف یک حالت کوانتومی ماده شدند.

پروفسور حسن پیش از این در حوزه زیرمجموعه مواد توپولوژیکی کار کرده بود و تیم تحقیقاتی موفق نیز به کشف مغناطیس‌های کوانتومی توپولوژیکی شده بودند. در مطالعه اخیر، وی و همکارانش موفق به کشف اثر کوانتومی عجیبی روی نوع جدیدی از مغناطیس توپولوژیکی شدند که در سطح کوانتومی قابل کنترل است.

این سطح دستکاری ذرات کوانتومی، فرصت‌های زیادی را برای توسعه نسل آینده فناوری‌های نانو و محسابات کوانتومی فراهم می‌کند

دانشمندان در تحقیقات خود به دنبال شناسایی فازهای جدید مواد بودند. فازهای کلاسیک ماده – جامد، مایعات، گازها – از طریق تعامل‌ها بین اتم‌ها یا مولکول‌ها به وجود می‌آیند.

در فاز کوانتومی ماده، تعامل‌ها بین الکترون‌ها به وجود آمده و بسیار پیچیده هستند. این کشف جدید می‌تواند یک فاز کوانتومی جدید ماده باشد.

کلید این کشف، بررسی ذرات منفرد و نحوه تعامل‌ها آنها با یکدیگر در حضور یک میدان مغناطیسی بود. برخی از ذرات کوانتومی به صورت منفرد، رفتاری کاملا متفاوت از رفتار به صورت جمعی دارند.

دانشمندان در این مطالعه، اتم‌ها را روی سطح کریستالی در الگوهای مختلف مرتب کرده و رفتار آنها را مورد ارزیابی قرار دادند. یکی از این الگوها، شکل شش لایه لانه زنبوری موسوم به kagome lattice بود که منجر به ایجاد حالت شگفت‌انگیزی در ذرات کوانتومی شد.

فیزیکدان دانشگاه پرینستون و سرپرست تیم تحقیقاتی تأکید کرد: موفق به کشف روش جدیدی برای کنترل وضعیت توپولوژیکی کوانتومی شدیم. این کشف، یک زمینه بی‌نظیر برای مهندسی در مقیاس نانو محسوب می‌شود. این سطح دستکاری ذرات کوانتومی، فرصت‌های زیادی را برای توسعه نسل آینده فناوری‌های نانو و محسابات کوانتومی فراهم می‌کند.  

نتایج این کشف مهم در شماره جدید مجله Nature منتشر شد.

 

مترجم: معصومه سوهانی

منبع: phys.org

No tags for this post.