| 0 |
|
В январе 2014 г. двое сотрудников Perimeter Institute опубликовали статью в Physical Review Letters, где представили новые идеи о том как вызывать в графене странное, но перспективное для использования в квантовых вычислениях, состояние, при котором заряд частицы составляет дробные части от заряда электрона.
Это явление носит название дробный квантовый эффект Холла (fractional quantum Hall effect, FQHE). Оно было открыто в 80-е годы прошлого столетия. Ученые тогда же разобрались, что никакого крушения здания физики, построенного на принятии незыблемости ряда констант, в том числе скорости света, постоянной Планка и заряда электрона, не происходит. Носители нецелого заряда в полупроводниках на самом деле являются квазичастицами, то есть коллективными процессами системы, имитирующими поведение частиц.
Графен — идеальная среда для изучения FQHE, поскольку все процессы происходят не в глубине материала, а на поверхности. В январской статье сообщалось о новых типах состояний FQHE, которые могут возникать в двухслойном графене при воздействии на него сильного перпендикулярного магнитного поля. Комбинируя этот эффект с предложенным в предшествовавших работах использованием электрического поля, по мнению авторов, возможно порождать специальные состояния FQHE и инициировать переходы между ними.
Экспериментальные результаты реализации комбинированного магнитно-электрического метода стали основой статьи, вынесенной на обложку номера журнала Science за 4 июля.
Под совместным действием двух типов полей электрическое сопротивление графена демонстрировало необычное поведение, характерное для FQHE. Вместо гладкой кривой график зависимости сопротивления от напряжения состоял из серии скачков и плато, напоминая ступеньки лестницы. Каждая ступенька отвечала отдельному состоянию материи в графене, определяемому сложной квантовой комбинацией зарядов, спина и других свойств.
Особо интересовали исследователей ступеньки, высота которых описывалась дробным соотношением с одинаковым знаменателем, поскольку квазичастицы в таких состояниях обладали необычным свойством.
В нашем трехмерном мире существует два отдельных типа частиц: фермионы (например, электроны), которые не могут одновременно занимать одно и то же состояние, и бозоны (фотоны), наоборот, стремящиеся занять одно состояние. В двумерном мире графена становится допустимым их «скрещивание» с появлением гибридов, так называемых анионов. Квазичастицы в состояниях, соответствующих особым ступенькам графика, по заявлению ученых, как раз и являются такими анионами.
Исследователи особенно рассчитывают, что, в соответствии с теоретическим прогнозами, эти квазичастицы окажутся не-абелевыми анионами, поскольку последние можно использовать для создания стабильных кубитов — основы квантовых компьютеров.
С полной определенностью подтвердить, что ступеньки с одинаковым знаменателем действительно содержат не-абелевы анионы, может оказаться очень непростым делом. Тем не менее авторы полны оптимизма утверждая, что в графене получить доказательство гораздо легче, чем в полупроводнике поскольку в этом материале «все лежит на поверхности».
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
