Suche
Mein Konto
Proboj u kvantnom istraživanju: Otkrivene svjetleće kvazičestice!
Istraživači sa Sveučilišta u Würzburgu otkrivaju nove kvazičestice u kvantnim materijalima koje bi mogle biti ključne za buduće tehnologije.
Proboj u kvantnom istraživanju: Otkrivene svjetleće kvazičestice!
Znanstvenici iz Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat značajno su napredovali u kvantnom istraživanju. Oni su po prvi put detektirali optičke kvazičestice, poznate kao ekscitoni, na površini antiferomagnetskog kvantnog materijala. Ovo otkriće predstavlja važan korak u razvoju novih kvantnih tehnologija, a objavljeno je u renomiranom znanstvenom časopisu Prirodni materijali objavljeno.
Istraživački tim, predvođen Aleksejem Černikovim, ispitivao je kretanje ekscitona pomoću ultrabrze mikroskopije na ultraniskim temperaturama. Specifična kemijska struktura poluvodičkog magneta krom sulfid bromida (CrSBr) pokazala se posebno prikladnom jer kombinira magnetski red sa poluvodičkim svojstvima. Za razliku od dosadašnjih studija, u kojima se ekscitoni uglavnom pojavljuju u nemagnetskim materijalima, ovdje se nude potpuno nove perspektive.
Ekscitoni: pohrana svjetlosti i prijenosnici informacija
Ekscitoni se stvaraju kada puls svjetlosti pobudi elektron, ostavljajući pozitivno nabijenu "rupu". Ove kvazičestice mogu pohraniti svjetlosnu energiju i kretati se kroz materijal, oslobađajući energiju u obliku svjetlosti dok se otapaju. U atomski tankim slojevima njihova stabilnost se održava od oko -268°C do sobne temperature. Na površini CrSBr, ekscitoni reflektiraju svjetlost u različitim bojama, dopuštajući njihovu analizu i manipuliranje magnetskim poljima.
Osim toga, tim je otkrio mobilne ekscitone koji se kreću u suprotnim smjerovima, što je ponašanje u skladu s teoretskim radom Mikhaila M. Glazova. Ovaj fenomen je čisto kvantno mehanički i mogao bi imati dalekosežne primjene u područjima kao što su novi laserski izvori, svjetlosni senzori i solarne ćelije.
Međunarodna suradnja i budući izgledi
Istraživački projekt rezultat je međunarodne suradnje sa znanstvenicima iz SAD-a, Njemačke, Velike Britanije, Nizozemske i Češke. Cluster of Excellence ct.qmat, koji od 2019. podržavaju Sveučilište Julius Maximilian iz Würzburga i TU Dresden, uključuje više od 300 istraživača iz više od 30 zemalja koji rade na istraživanju topoloških kvantnih materijala u ekstremnim uvjetima.
Još jedno značajno otkriće unutar Cluster of Excellence je da su ekscitoni po prvi put generirani u topološkom izolatoru, što predstavlja još jedno otkriće. Ovo otkriće otvara nove mogućnosti za razvoj svjetlosno kontroliranih računalnih čipova i kvantnih procesora. Međuigra između svjetlosti i ekscitona koristi se za stvaranje kubita, osnovnih računalnih jedinica za kvantna računala.
U budućnosti bi nalazi iz ovih studija mogli dovesti do revolucionarnog razvoja u kvantnoj komunikaciji i računalstvu. Klaster izvrsnosti dobiva sredstva u sklopu strategije izvrsnosti savezne i državne vlade.