Suche
Mein Konto
Preboj v kvantnih raziskavah: odkriti svetleči kvazidelci!
Raziskovalci na Univerzi v Würzburgu odkrivajo nove kvazidelce v kvantnih materialih, ki bi lahko bili ključni za prihodnje tehnologije.
Preboj v kvantnih raziskavah: odkriti svetleči kvazidelci!
Znanstveniki iz grozda odličnosti Würzburg-Dresden ct.qmat so dosegli pomemben napredek v kvantnih raziskavah. Prvič so zaznali optične kvazidelce, znane kot ekscitoni, na površini antiferomagnetnega kvantnega materiala. To odkritje predstavlja pomemben korak v razvoju novih kvantnih tehnologij in je bilo objavljeno v priznani znanstveni reviji Naravni materiali objavljeno.
Raziskovalna skupina, ki jo je vodil Alexey Chernikov, je preučevala gibanje ekscitonov z ultrahitro mikroskopijo pri ultra nizkih temperaturah. Posebna kemijska struktura polprevodniškega magneta kromovega sulfid bromida (CrSBr) se je izkazala za posebej primerno, ker združuje magnetno urejenost s polprevodniškimi lastnostmi. V nasprotju s prejšnjimi študijami, v katerih se ekscitoni večinoma pojavljajo v nemagnetnih materialih, se tukaj ponujajo povsem nove perspektive.
Ekscitoni: shranjevanje svetlobe in nosilci informacij
Ekscitoni nastanejo, ko impulz svetlobe vzbudi elektron in pusti pozitivno nabito "luknjo". Ti kvazidelci lahko shranjujejo svetlobno energijo in se premikajo skozi material ter sproščajo energijo v obliki svetlobe, ko se raztapljajo. V atomsko tankih plasteh je njihova stabilnost ohranjena od okoli -268 °C do sobne temperature. Na površini CrSBr ekscitoni odbijajo svetlobo v drugačni barvi, kar omogoča njihovo analizo in manipulacijo z magnetnimi polji.
Poleg tega je ekipa odkrila mobilne ekscitone, ki se premikajo v nasprotnih smereh, obnašanje pa je skladno s teoretičnim delom Mikhaila M. Glazova. Ta pojav je povsem kvantnomehanski in bi lahko imel daljnosežne aplikacije na področjih, kot so novi laserski viri, svetlobni senzorji in sončne celice.
Mednarodno sodelovanje in obeti za prihodnost
Raziskovalni projekt je rezultat mednarodnega sodelovanja z znanstveniki iz ZDA, Nemčije, Velike Britanije, Nizozemske in Češke. Grozd odličnosti ct.qmat, ki ga od leta 2019 podpirata Univerza Juliusa Maximiliana v Würzburgu in TU Dresden, vključuje več kot 300 raziskovalcev iz več kot 30 držav, ki se ukvarjajo z raziskovanjem topoloških kvantnih materialov v ekstremnih pogojih.
Drugo pomembno odkritje znotraj grozda odličnosti je, da so bili ekscitoni prvič ustvarjeni v topološkem izolatorju, kar predstavlja še en preboj. Ta ugotovitev odpira nove možnosti za razvoj svetlobno nadzorovanih računalniških čipov in kvantnih procesorjev. Medsebojno delovanje med svetlobo in ekscitoni se uporablja za ustvarjanje kubitov, osnovnih računalniških enot za kvantne računalnike.
V prihodnosti bi lahko ugotovitve teh študij vodile do revolucionarnega razvoja kvantne komunikacije in računalništva. Grozd odličnosti prejema sredstva kot del strategije odličnosti zvezne in državne vlade.