`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Леонид Бараш

Существование новой формы электронного вещества

0 
 

Исследователи продемонстрировали в «человеческом масштабе» новую фазу вещества, называемую квадрупольными топологическими изоляторами (QTI), которая недавно была предсказана теорией. Это первые экспериментальные данные, подтверждающие эту теорию.

Работа команды с QTI возникла из десятилетнего изучения свойств класса материалов, называемых топологическими изоляторами (TI). «TI являются электрическими изоляторами внутри и проводниками вдоль их границ и могут иметь большой потенциал для поддержки создания мощных, надежных компьютеров и устройств, определенных на атомном масштабе», - сказал проф. Гаурав Баль (Gaurav Bahl).

Необычные свойства TI делают их особым видом электронного вещества. «Коллектив электронов может формировать собственные фазы в материалах, это знакомые твердые, жидкие и газообразные фазы, такие как вода, но иногда они могут образовывать более необычные фазы, такие как TI», - сказал соавтор, проф. физики Тейлор Хьюз (Taylor Hughes).

TI обычно существуют в кристаллических материалах, и другие исследования подтверждают, что фазы TI присутствуют во встречающихся в природе кристаллах, но есть еще много теоретических предсказаний, которые необходимо подтвердить, сказал проф. Хьюз.

Одним из таких предсказаний было существование нового типа TI, обладающего электрическим свойством, известным как квадрупольный момент. «Электроны - это отдельные частицы, несущие заряд в материале, - сказал аспирант Владимир Беналказар (Wladimir Benalcazar). - Мы обнаружили, что электроны в кристаллах могут располагаться, чтобы создать не только зарядовые дипольные моменты, т. е. пары положительных и отрицательных зарядов, но и мультипольные, которые создаются четырьмя и восемью электронами. Простейшим представителем этих классов более высокого порядка являются квадруполи, в которые связаны два положительных и два отрицательных заряда».

В настоящее время невозможно создать материал атом за атомом, не говоря уже о регулировании квадрупольного поведения электронов. Вместо этого команда построила в рабочем масштабе аналог квадрупольного TI, используя материал, созданный на печатных платах. Каждая печатная плата содержит квадрат из четырех идентичных резонаторов - устройств, которые поглощают электромагнитное излучение определенной частоты. Платы расположены в виде сетки, чтобы создать полный аналог кристалла.

«Каждый резонатор ведет себя как атом, а связи между ними ведут себя как связи между атомами, - сказал Кит Питерсон (Kitt Peterson), ведущий автор и аспирант кафедры электротехники. - Мы направляем микроволновое излучение на систему и измеряем, сколько поглощается каждым резонатором, что говорит нам о том, как электроны будут вести себя в аналогичном кристалле. Чем больше микроволнового излучения поглощается резонатором, тем более вероятно, что он найдет электрон на соответствующем атоме».

Исследователи заявили, что особенность, которая делает QTI, а не TI, является результатом специфики соединений между резонаторами.
«Края QTI не проводящие, как у типичного TI, - сказал Баль, - вместо этого активны только углы, то есть края краев, и аналогичны четырем локализованным точечным зарядам, которые образуют так называемый квадрупольный момент. Именно так предсказали Тейлор и Владимир».

«Мы измерили, сколько микроволнового излучения поглощает каждый резонатор, расположенный точно в углах внутри нашего QTI, подтверждая резонансные состояния в точном диапазоне частот - сказал Питерсон. - Это указывало на существование предсказанных защищенных состояний, которые были бы заполнены электронами с образованием четырех угловых зарядов».

Угловые заряды этой новой фазы электронного материала могут быть способны сохранять данные для связи и вычислений. «Это может показаться нереалистичным с использованием нашей модели «человеческого масштаба, - сказал Хьюз. - Однако когда мы думаем о QTI в атомном масштабе, становятся очевидными огромные возможности для устройств, которые выполняют вычисления и обработку информации, возможно даже в масштабах меньших, чем мы можем достичь сегодня».

Исследователи заявили, что согласие между экспериментом и прогнозом демонстрирует, что ученые начинают понимать физику QTI достаточно хорошо для практического использования.

«Как физики-теоретики мы с Владимиром могли предсказать существование этой новой формы материи, но до сих пор не было найдено никаких данных об этих свойствах», - сказал Хьюз. - Сотрудничество с инженерами помогло превратить наше предсказание в реальность».

Существование новой формы электронного вещества

На переднем плане одна плата, которая при соединении с другими образует экспериментальный массив квадрупольного топологического изолятора

0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT