مطالعه‌ای که توسط دانشگاه رایس انجام شد، فیزیکدانان را وادار کرد که درباره ابررسانایی در دانش اورانیوم، ماده‌ای در فهرست A در رقابت جهانی برای ایجاد رایانه‌های کوانتومی مقاوم به خطا، تجدید نظر کنند.
تصور می‌شود که کریستال‌های دانشور اورانیوم میزبان شکل نادری از ابررسانایی سه‌گانه اسپینی هستند، اما نتایج آزمایشی گیج‌کننده‌ای که این هفته در Nature منتشر شد، توضیح اصلی در مورد چگونگی وقوع حالت ماده در این ماده را باطل کرد. آزمایشات پراکندگی نوترون توسط فیزیکدانانی از رایس، آزمایشگاه ملی اوک ریج، دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو و آزمایشگاه ملی میدان مغناطیسی بالا در دانشگاه ایالتی فلوریدا، نشانه هایی از نوسانات اسپین ضد فرومغناطیسی مرتبط با ابررسانایی اورانیوم را نشان داده است.
ابررسانایی اسپین-سه‌گانه در مواد جامد مشاهده نشده است، اما فیزیکدانان مدت‌ها گمان می‌کنند که این ابررسانایی از حالت منظم فرومغناطیسی ناشی می‌شود. رقابت برای یافتن مواد اسپین سه‌گانه در سال‌های اخیر به دلیل پتانسیل آنها برای میزبانی از شبه ذرات گریزان به نام فرمیون‌های مرزنجوش که می‌توانند برای ایجاد رایانه‌های کوانتومی بی‌عیب استفاده شوند، داغ شده است.
رایس پنگ‌چنگ دای، یکی از نویسندگان مطالعه بر روی فرمیون‌های مرزنجوش، یک شبه ذره فرضی که می‌تواند برای ساخت بیت‌های کوانتومی توپولوژیکی عاری از ناهمدوسی مشکل‌زا که مذاب‌ها را آزار می‌دهد، استفاده شود، گفت: «مردم میلیاردها دلار برای یافتن آنها هزینه کرده‌اند. کامپیوترهای کوانتومی امروزی
دای، استاد فیزیک و نجوم و یکی از اعضای ابتکار کوانتومی برنج، می‌گوید: «وعده این است که اگر یک ابررسانای سه‌گانه اسپینی دارید، می‌توان از آن برای ایجاد کیوبیت‌های توپولوژیکی استفاده کرد.» "شما نمی توانید این کار را با ابررساناهای تک چرخشی انجام دهید. بنابراین به همین دلیل است که مردم به آن علاقه زیادی دارند."
ابررسانایی زمانی اتفاق می‌افتد که الکترون‌ها جفت‌هایی را تشکیل می‌دهند و مانند جفت‌هایی که روی یک زمین رقص می‌چرخند، به‌صورت یکی حرکت می‌کنند. الکترون ها به طور طبیعی از یکدیگر متنفرند، اما تمایل آنها به اجتناب از الکترون های دیگر را می توان با تمایل ذاتی آنها برای وجود کم انرژی غلبه کرد. اگر جفت شدن به الکترون‌ها اجازه دهد تا به حالت تنبل‌تری نسبت به خودشان برسند - چیزی که فقط در دماهای بسیار پایین ممکن است - می‌توان آنها را به صورت جفت مرتب کرد.
این شرط به صورت نوسانات در محیط فیزیکی آنها می آید. در ابررساناهای معمولی مانند سرب، نوسانات به ارتعاشات شبکه اتمی اتم های سرب در داخل هادی ابررسانا گفته می شود. فیزیکدانان هنوز نوساناتی را که منجر به ابررسانایی نامتعارف در موادی مانند دانش اورانیوم می شود، شناسایی نکرده اند. اما دهه‌ها تحقیق تغییرات فازی را پیدا کرده است - لحظات حوضه‌ای که در آن الکترون‌ها به طور خودبه‌خودی مرتب می‌شوند - در نقاط بحرانی که جفت شدن آغاز می‌شود.
در معادلات مکانیک کوانتومی، این نظم‌های منظم خود به خودی با عباراتی که به عنوان پارامترهای نظم شناخته می‌شوند نشان داده می‌شوند. نام سه گانه اسپین به شکست خود به خودی سه تقارن در این ترتیبات منظم اشاره دارد. به عنوان مثال، الکترون ها به طور مداوم مانند آهنرباهای کوچک می چرخند. یک پارامتر مرتبه به محور چرخش آنها اشاره دارد (قطب شمال را در نظر بگیرید)، که به بالا یا پایین اشاره می کند. ترتیب فرومغناطیسی زمانی است که همه چرخش ها در یک جهت قرار می گیرند و مرتبه ضد فرومغناطیسی زمانی است که آنها به صورت متناوب به سمت بالا به پایین و بالا به پایین تغییر می کنند. در تنها سه گانه اسپین تایید شده، هلیوم-3 ابر سیال، پارامتر سفارش حداقل 18 جزء دارد.
دای که همچنین یکی از اعضای مرکز مواد کوانتومی برنج (RCQM) است، می‌گوید: «همه ابررسانایی‌های دیگر یک منفرد در حال چرخش هستند. در یک سینگل چرخان، شما یک چرخش به سمت بالا و یک چرخش به پایین دارید و اگر میدان مغناطیسی قرار دهید، می تواند به راحتی ابررسانایی را از بین ببرد.
این به این دلیل است که میدان مغناطیسی چرخش ها را به سمت هم جهت قرار می دهد. هر چه میدان قوی تر باشد، فشار قوی تر است.
دای گفت: مشکل دی‌تورید اورانیوم این است که میدان مورد نیاز برای از بین بردن ابررسانایی 40 تسلا است. برای 40 سال، مردم فکر می‌کردند که تنها راهی که می‌توانست اتفاق بیفتد این بود که وقتی میدانی را راه‌اندازی می‌کردید، چرخش‌ها قبلاً در یک جهت تراز شده بودند، به این معنی که یک فرومغناطیس است.»
در این مطالعه، دای و رایس، همکار پژوهشی فوق دکتری چونرو دوان، نویسنده اصلی مطالعه، با رایان بامباخ، نویسنده مشترک فلوریدا، که آزمایشگاه او نمونه‌های تک کریستالی اورانیوم دانشورید مورد استفاده در این آزمایش را رشد می‌دهد، و برایان، نویسنده همکار دانشگاه سن دیگو، کار کردند. Maipol که آزمایشگاه آن نمونه‌هایی را برای آزمایش‌های پراکندگی نوترون در منبع نوترون اسپلاسیون Oak Ridge آزمایش و آماده کرد.
دای گفت: "کاری که یک نوترون انجام می دهد این است که با مقدار معینی انرژی و تکانه وارد می شود و می تواند چرخش جفت کوپر را از حالت رو به بالا به حالت رو به بالا معکوس کند." او گفت: "او به شما می گوید که چگونه جفت ها تشکیل می شوند. از این رزونانس اسپین نوترونی، اساساً می توان انرژی جفت شدن الکترون ها را تعیین کرد" و سایر ویژگی های گویای تابع موج مکانیکی کوانتومی که این جفت را توصیف می کند.
دای گفت که دو توضیح ممکن برای نتیجه وجود دارد: یا دانش اورانیوم یک ابررسانای سه گانه اسپینی نیست، یا ابررسانایی سه گانه اسپین از نوسانات اسپین ضد فرومغناطیسی ناشی می شود به گونه ای که فیزیکدانان هرگز تصور نمی کردند. دای گفت که دهه‌ها شواهد تجربی به دومی اشاره می‌کنند، اما به نظر می‌رسد که خرد متعارف در مورد ابررسانایی را نقض می‌کند. بنابراین دای با همکار خود از رایس، کیمیائو شی، فیزیکدان نظری که در پدیده‌های کوانتومی نوظهور مانند ابررسانایی غیر متعارف متخصص است، همکاری کرد.
سی، یکی از نویسندگان این مطالعه، بیشتر از پنج سال گذشته را صرف نشان دادن نظریه جفت شدن چند مداری کرده است که با دکترای علوم سابق خود ایجاد کرده بود. امیلیان نیکا، دانشجو، اکتشافات تجربی متناقضی را در چندین نوع ابررساناهای غیر متعارف، از جمله فرمیون‌های سنگین، کلاسی که شامل دانش اورانیوم است، توضیح می‌دهد.
در جفت شدن چند مداری، الکترون‌ها در برخی از پوسته‌های اتمی بیشتر از سایرین جفت تشکیل می‌دهند. او به یاد آورد که فکر می‌کرد اورانیوم پتانسیل کمک به الکترون‌های جفت شده از هر یک از هفت اوربیتال با ۱۴ حالت ممکن را دارد.
او گفت: «چند مداری اولین چیزی بود که به ذهنم رسید. «اگر شما فقط یک باند یا یک مدار داشته باشید، ممکن نیست، اما اوربیتال‌ها بُعد جدیدی به جفت‌های غیرمتعارف احتمالی ابررساناها می‌دهند. آنها مانند یک پالت رنگ هستند. رنگ ها اعداد کوانتومی ذاتی هستند و الکترون های f در مواد مبتنی بر اورانیوم با فرمیون سنگین به طور طبیعی برای داشتن این رنگ ها تنظیم شده اند. یکی از این احتمالات جدید، چرخش سه است."
سی و نیکا، که اکنون در دانشگاه ایالتی آریزونا هستند، نشان داده‌اند که همبستگی‌های ضد فرومغناطیسی می‌تواند منجر به حالت‌های معقول و کم انرژی جفت شدن اسپین-سه‌گانه شود.
شی گفت: "حالت های جفت شدن اسپین-سه گانه در اکثر موارد بسیار غیرقابل باور است، زیرا زوج ها برای کاهش انرژی خود به صورت اسپین-مجرد تشکیل می شوند." در دی‌تورید اورانیوم، پیوند اسپین-مدار می‌تواند چشم‌انداز انرژی را به گونه‌ای تغییر دهد که حالت‌های جفت سه‌گانه اسپین را با همتایان اسپین-تک تک خود رقابتی‌تر کند.
سی پروفسور هری کی و اولگا کی ویس در بخش فیزیک و ستاره شناسی رایس و مدیر RCQM است. نویسندگان دیگر شامل آندری پودلسنیاک از اوک ریج و یوهانگ دنگ، کامیلا مویر و الکساندر بریندل از UC San Diego هستند.
نقل قول: کاندیدای فهرست A برای محاسبات کوانتومی بی‌ایمن یک شگفتی ارائه می‌کند (2021، 22 دسامبر)، که در 22 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-a-list-candidate بازیابی شده است. - خطا - کوانتومی آزاد. html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- راننده نسکار ریکی Stenhouse جونیور در مسیر برگشت پس از شروع کند
- 8 ساله بود به ضرب گلوله در آتلانتا در نزدیکی وندی رستوران که در آن Rayshard بروکس کشته شد, پلیس می گویند
- قیمت و خرید مبلمان اداری
- یانکی ها کیسه مراسلات پستی: در این مورد نمی سرهم بند با هارون قاضی
- Rep. John Lewis به دروغ در دولت هفته آینده در کنگره ایالات متحده
- مغلوب ساختن پیشی جستن سفر نوادا نوار تعطیلی چارلی Daniels' تشییع جنازه: 5 چیزهایی که می دانیم جمعه
- اندازهگیریهای نوآورانه اتمهای ارتعاشی در نانوساختارها دسته جدیدی از فناوریها را معرفی می‌کنند
- 'خسته از دفن فرزندان ما': 4 کودکان نوپا در شیکاگو در بحبوحه افزایش خشونت اسلحه
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- 'دیزنی لند بازگشایی برنامه به نظر می رسد مانند unsafest چیزی که تا کنون': هزاران نفر امضای طومار درخواست برای تاخیر در جولای باز