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研究发现人造原子中的电子配对这是50多年前预测的量子态

开心的月饼 2023-08-18 14:08:25 生活常识

汉堡大学物理系的研究人员观察到了日本理论家50多年前理论上预测过的量子态,但迄今为止尚未被发现。通过在超导体表面定制人造原子,研究人员成功地将所谓量子点的电子配对,从而产生了超导体的最小可能版本。这项工作发表在《自然》杂志上。

研究发现人造原子中的电子配对这是50多年前预测的量子态

通常,电子由于带负电荷而相互排斥。这种现象对许多材料特性(例如电阻)产生巨大影响。如果电子“粘合”在一起成对从而成为玻色子,情况就会发生巨大变化。玻色子对不会像单个电子那样相互避开,但它们中的许多可以驻留在完全相同的位置或进行完全相同的运动。

具有这种电子对的材料最有趣的特性之一是超导性,即让电流在没有任何电阻的情况下流过材料的可能性。多年来,超导性已经发现了许多重要的技术应用,包括磁共振成像或高灵敏度磁场探测器。

如今,电子设备尺寸的不断缩小极大地引导了如何在纳米尺度上将超导性引入更小的结构的研究。

汉堡大学物理系和“CUI:高级物质成像”卓越集群的研究人员现已实现了称为量子点的人造原子中的电子配对,量子点是纳米结构电子设备的最小构建块。

为此,纳米结构与固体物理研究所的JensWiebe博士领导的研究人员将电子锁定在他们用银逐个原子构建的微小笼子中。通过将锁定的电子耦合到元素超导体,电子继承了超导体的配对趋势。

研究人员与由ThorePosske博士领导的星团理论物理学家团队一起,将实验特征(非常低能量的光谱峰)与KazushigeMachida和FumiakiShibata在20世纪70年代初预测的量子态联系起来。

虽然迄今为止该状态未能通过实验方法直接检测到,但荷兰和丹麦研究人员最近的研究表明,它有利于抑制传输量子比特(现代量子计算机的重要组成部分)中不需要的噪声。

KazushigeMachida写信给该出版物的第一作者LucasSchneider博士:“我感谢您在半个世纪前‘发现’了我的旧论文。很长一段时间以来,我一直认为过渡金属非磁性杂质会产生过渡金属非磁性杂质。-能隙态,但它的位置如此接近超导能隙边缘,以至于无法证明它的存在。但通过你巧妙的方法,你终于通过实验验证了它的真实性。”


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