Suche
Mein Konto
Läbimurre kvantuuringutes: avastati helendavad kvaasiosakesed!
Würzburgi ülikooli teadlased avastavad kvantmaterjalides uusi kvaasiosakesi, mis võivad olla tulevaste tehnoloogiate jaoks üliolulised.
Läbimurre kvantuuringutes: avastati helendavad kvaasiosakesed!
Würzburg-Dresdeni tippklastri ct.qmat teadlased on kvantuuringutes teinud märkimisväärseid edusamme. Nad on esimest korda tuvastanud antiferromagnetilise kvantmaterjali pinnal optilisi kvaasiosakesi, mida tuntakse eksitonitena. See avastus on oluline samm uute kvanttehnoloogiate väljatöötamisel ja see avaldati tunnustatud teadusajakirjas Looduslikud materjalid avaldatud.
Aleksei Tšernikovi juhitud uurimisrühm uuris eksitonite liikumist ülikiire mikroskoopia abil ülimadalatel temperatuuridel. Pooljuhtmagneti kroomsulfiidbromiidi (CrSBr) spetsiifiline keemiline struktuur osutub eriti sobivaks, kuna see ühendab magnetilise järjestuse pooljuhtomadustega. Erinevalt varasematest uuringutest, kus eksitonid esinevad enamasti mittemagnetilistes materjalides, pakutakse siin täiesti uusi vaatenurki.
Eksitoonid: valgussalvestus- ja infokandjad
Eksitonid tekivad siis, kui valgusimpulss ergastab elektroni, jättes positiivse laenguga "augu". Need kvaasiosakesed võivad salvestada valgusenergiat ja liikuda läbi materjali, vabastades lahustumisel energiat valguse kujul. Aatomiliselt õhukestes kihtides säilib nende stabiilsus umbes -268°C kuni toatemperatuurini. CrSBr pinnal peegeldavad eksitonid erinevat värvi valgust, võimaldades neid analüüsida ja magnetväljade abil manipuleerida.
Lisaks avastas meeskond mobiilsed eksitonid, mis liiguvad vastassuundades, käitumine on kooskõlas Mihhail M. Glazovi teoreetilise tööga. See nähtus on puhtalt kvantmehaaniline ja sellel võib olla kaugeleulatuvaid rakendusi sellistes valdkondades nagu uudsed laserallikad, valgusandurid ja päikesepatareid.
Rahvusvaheline koostöö ja tulevikuväljavaated
Uurimisprojekt on rahvusvahelise koostöö tulemus USA, Saksamaa, Suurbritannia, Hollandi ja Tšehhi teadlastega. Cluster of Excellence ct.qmat, mida alates 2019. aastast toetavad Würzburgi Julius Maximiliani ülikool ja Dresdeni TLÜ, hõlmab üle 300 teadlase enam kui 30 riigist, kes tegelevad topoloogiliste kvantmaterjalide uurimisega ekstreemsetes tingimustes.
Teine oluline avastus tippklastris on see, et topoloogilises isolaatoris genereeriti esimest korda eksitonid, mis kujutab endast järjekordset läbimurret. See leid avab uued võimalused valgusega juhitavate arvutikiipide ja kvantprotsessorite arendamiseks. Valguse ja eksitonite koosmõju kasutatakse kvantarvutite põhiliste arvutusüksuste kubitite loomiseks.
Tulevikus võivad nende uuringute tulemused viia kvantkommunikatsiooni ja andmetöötluse revolutsiooniliste arenguteni. Tipptaseme klaster saab rahastamist osana föderaal- ja osariigi valitsuste tipptaseme strateegiast.