НОВОСТИ СЕГОДНЯ
Группа физиков из Университета штата Флорида описала условия, при которых формируется особый тип электронного кристалла — обобщенный кристалл Вигнера. В этом состоянии электроны образуют упорядоченную решетку, но в любой момент могут переходить в более подвижную форму. Об этом 17 ноября сообщил журнал Science Daily.
Впервые концепция, согласно которой электроны могут образовать кристаллы Вигнера при затвердевании в тонких двумерных материалах, была предложено в 1934 году. Несмотря на эксперименты, ученые не понимали, как возникают эти структуры.
«В нашем исследовании мы определили, какие «квантовые ручки» нужно повернуть, чтобы вызвать этот фазовый переход и получить обобщенный кристалл Вигнера, который использует двумерную муаровую систему и позволяет формировать различные кристаллические формы, такие как полоски или сотовые кристаллы, в отличие от традиционных кристаллов Вигнера, которые демонстрируют только треугольную решетку», — пояснил один из авторов работы, доцент Хитеш Чанглани.
В ходе исследования с целью моделировать поведение электронов команда физиков использовала вычислительные методы — точную диагонализацию, ренормгруппу матрицы плотности и моделирование методом Монте-Карло.
По словам постдокторанта Национальной лаборатории сильных магнитных полей имени Дирака Амана Кумара, на текущий момент специалисты могут воспроизвести экспериментальные результаты благодаря теоретическому пониманию состояния вещества. Он уточнил, что благодаря таким используемым методам, как тензорные сети и диагонализация, ученые могут представить картину возникновения кристаллических состояний, причину их предпочтительности по сравнению с другими энергетическими конкурентоспособными состояниями.
Исследователи также обнаружили неожиданную фазу, которую назвали «квантовым пинболом». В ней часть электронов фиксирована в кристаллической решетке, а другая — движется подобно шарикам в пинболе.
«Эта фаза пинбола — очень интересная фаза материи, которую мы наблюдали, исследуя обобщенный кристалл Вигнера. Некоторые электроны стремятся застыть, а другие — парить, что означает, что некоторые из них являются изолирующими, а некоторые — проводящими электричество. Впервые этот уникальный квантово-механический эффект был обнаружен и описан для плотности электронов, которую мы изучали в нашей работе», — отметил соавтор исследования, доцент Киприан Левандовски.
Данные результаты расширяют возможности ученых в понимании и контроле поведения материи на квантовом уровне. Левандовски добавил, что специалисты пытаются предсказать, где существуют определенные фазы материи и как одно состояние может перейти в другое.
Авторы считают, что управление квантовым регуляторами, или энергетическими шкалами, поможет переводить электронную из твердой фазы в жидкую в соответствующих материалах. Также отмечается, что понимание кристаллов Вигнера и связанных с ними состояний может определить будущее квантовых технологий, в том числе вычисления и спинтронику.
Ранее, 26 сентября, Science Daily сообщил о создании первого работающего квантового интернета — новой технологии передачи данных, использующей законы квантовой физики. Отмечалось, что инженеры впервые перенесли квантовые сети из лаборатории в реальный мир, используя обычные коммерческие волоконно-оптические кабели Verizon, которые работают по стандартным интернет-протоколам.
Все важные новости — в канале «Известия» в мессенджере МАХ
Похожие новости: