Suche
Mein Konto
Prelom v kvantovom výskume: Objavili sa svetelné kvázičastice!
Výskumníci z univerzity vo Würzburgu objavujú nové kvázičastice v kvantových materiáloch, ktoré by mohli byť kľúčové pre budúce technológie.
Prelom v kvantovom výskume: Objavili sa svetelné kvázičastice!
Vedci z Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat dosiahli výrazný pokrok v kvantovom výskume. Prvýkrát objavili optické kvázičastice, známe ako excitóny, na povrchu antiferomagnetického kvantového materiálu. Tento objav predstavuje dôležitý krok vo vývoji nových kvantových technológií a bol publikovaný v renomovanom vedeckom časopise Prírodné materiály zverejnené.
Výskumný tím pod vedením Alexeja Chernikova skúmal pohyb excitónov pomocou ultrarýchlej mikroskopie pri ultranízkych teplotách. Špecifická chemická štruktúra bromidu chrómsulfidu (CrSBr) polovodičového magnetu sa ukazuje ako obzvlášť vhodná, pretože spája magnetické usporiadanie s polovodičovými vlastnosťami. Oproti predchádzajúcim štúdiám, v ktorých sa excitóny väčšinou vyskytujú v nemagnetických materiáloch, sa tu ponúkajú úplne nové pohľady.
Excitóny: skladovanie svetla a nosiče informácií
Excitóny sa vytvárajú, keď impulz svetla excituje elektrón a zanecháva kladne nabitú „dieru“. Tieto kvázičastice môžu uchovávať svetelnú energiu a pohybovať sa materiálom, pričom pri rozpúšťaní uvoľňujú energiu vo forme svetla. V atómovo tenkých vrstvách sa ich stabilita udržiava od približne -268 °C do izbovej teploty. Na povrchu CrSBr excitóny odrážajú svetlo v inej farbe, čo umožňuje ich analýzu a manipuláciu pomocou magnetických polí.
Okrem toho tím objavil mobilné excitóny, ktoré sa pohybujú v opačných smeroch, čo je v súlade s teoretickou prácou Michaila M. Glazova. Tento jav je čisto kvantovo mechanický a mohol by mať ďalekosiahle využitie v oblastiach, ako sú nové laserové zdroje, svetelné senzory a solárne články.
Medzinárodná spolupráca a vyhliadky do budúcnosti
Výskumný projekt je výsledkom medzinárodnej spolupráce s vedcami z USA, Nemecka, Veľkej Británie, Holandska a Českej republiky. Cluster of Excellence ct.qmat, ktorý od roku 2019 podporujú Univerzita Julius Maximilian vo Würzburgu a TU Dresden, zahŕňa viac ako 300 výskumníkov z viac ako 30 krajín, ktorí pracujú na výskume topologických kvantových materiálov v extrémnych podmienkach.
Ďalším významným objavom v rámci Cluster of Excellence je, že excitóny boli po prvýkrát generované v topologickom izolátore, čo predstavuje ďalší prelom. Toto zistenie otvára nové možnosti pre vývoj svetlom riadených počítačových čipov a kvantových procesorov. Súhra svetla a excitónov sa využíva na vytváranie qubitov, základných výpočtových jednotiek pre kvantové počítače.
V budúcnosti by zistenia z týchto štúdií mohli viesť k revolučnému vývoju v oblasti kvantovej komunikácie a výpočtovej techniky. Cluster of Excellence dostáva finančné prostriedky ako súčasť stratégie excelentnosti federálnych a štátnych vlád.