| 0 |
|
Профессор ETH (Швейцария) Тильман Эсслингер (Tilman Esslinger) и его группа в Институте квантовой электроники исследовали свойства графена на примере его синтетического двойника, двумерная кристаллическая структура которого не состоит из атомов углерода, а соткана из света.
Множество лазерных лучей направляли так, что создаваемые ими стоячие световые волны формировали гексагональную решетку. На нее в глубоком вакууме накладывали атомы калия, охлажденные почти до абсолютного нуля. Попав в двумерную световую структуру эти атомы вели себя подобно электронам в обычном графене.
Созданный таким образом квантовый симулятор был успешно применен для проверки идеи, выдвинутой британским физиком Дунканом Халдейном (Duncan Haldane). Все прежние попытки создания модели Халдейна в реальном графене заканчивались неудачей.
В 1988 г. Халдейн предположил возможность создания нового класса материалов с уникальными свойствами, определяемыми их топологией. Предложенная им система отлична по топологии от обычных материалов, т.е. не может быть преобразована в них непрерывным деформированием. Для ее реализации требовалось специальное условие — нарушение симметрии обращения времени (time-reversal, TR). Это означает, что, в отличие от большинства физических систем, она при обращении времени вспять меняет свое поведение.
При помощи своего квантового симулятора швейцарские физики смогли нарушить TR-симметрию очень простым способом: они вовлекли ее в круговое движение, то есть, взболтали. На зеркалах, отражающих лазерные лучи, они установили пьезокристаллы и заставили их вибрировать. При верном сочетании частоты и амплитуды вибраций атомы не выпадали из лазерной решетки, как можно было бы ожидать, а оставались локализованными в ней.
При поступательном движении системы атомы продолжали вести себя нормально, но при взбалтывании топология и свойства модели полностью менялись, как если бы внезапно она становилась совершенно другим материалом.
Эсслингер, тем не менее, подчеркивает относительность достигнутого успеха: «Мы не создали новый материал, а лишь проверили концепцию». В таком контексте эксперименты с лазерами и сверхохлажденными атомами могут быть предпочтительней компьютерного моделирования (если модель слишком сложна для расчетов).
Пока неясно будут ли результаты, полученные на квантовом симуляторе, когда-либо перенесены на реальные материалы. Но одну идею уже подсказали японские коллеги Эсслингера. Если на графен воздействовать циркулярно-поляризованным светом, возможно, это даст тот же эффект, что и взбалтывание графена синтетического. В таком случае, например, изолятор можно будет мгновенно превращать в проводник, и нет необходимости говорить об обширных перспективах практического применения подобного быстродействующего устройства в электронике.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
