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科学家用光加速超级电流,访问禁止光,量子特性

发布2020年5月20日

科学家正在使用光波来加速超级动力,并获得量子世界的独特性质,包括禁止的光排放,即一天可以应用于高速,量子计算机,通信和其他技术。

科学家们在超级动力学中展现了超级电流的意想不到的东西 - 通常在超级寒冷的情况下通过材料移动 - 破裂对称性并被禁止的物理法则禁止,说王王,是一位教授物理学和天文学他是爱荷华州立大学的一名资深科学家Ames实验室也是这个项目的负责人。

这张图显示了超电流的光波加速,这让研究人员得以接触到一类新的量子现象。这种途径可能会为实际的量子计算、传感和通信应用开辟一条道路。更大的图片。图片来源:爱荷华州立大学王继刚。

王的实验室率先使用光脉冲在太赫兹频率 - 每秒脉冲频率 - 加速电子对,称为Cooper对,在超送物中。在这种情况下,研究人员跟踪加速电子对发出的光。他们发现的是“二次谐波光发射”,或者光线以加速电子的进入光的频率的两倍。

王说,这类似于颜色从红色光谱到深蓝色光谱的变化。

“这些二次谐波太赫兹排放应该在超导体中被禁止,”他说。“这是针对传统智慧的。”

Wang和他的合作者——包括阿拉巴马大学伯明翰分校物理学教授兼主席Ilias Perakis和威斯康星大学麦迪逊分校雷蒙德R.霍尔顿工程学教授echang -beom和西奥多H. Geballe教授——报告了他们的发现刚刚在网上发表的研究论文科学杂志物理评论快报。(请参阅侧栏,获取其他共同作者的列表。)

“禁止光线让我们进入异国情调的量子现象 - 这是诸如禁止Anterson伪旋转的小规模的能量和粒子,”Perakis说。

(这一现象是以已故的菲利普·w·安德森(Philip W. Anderson)的名字命名的1977年诺贝尔物理学奖他对电子在无序材料(如缺乏规则结构的玻璃)中的运动进行了理论研究。

济钢王。由爱荷华州立大学的Christopher Gannon拍摄。

王最近的研究是通过一种叫做量子太赫兹光谱学的工具实现的,这种工具可以观察和控制电子。它使用太赫兹激光作为控制钮来加速超级电流,并获得新的和潜在有用的物质量子态。国家科学基金会支持了仪器的发展以及目前对禁光的研究。

科学家们表示访问这一点和其他量子现象可以帮助推动主要的创新:

  • “Just like today’s gigahertz transistors and 5G wireless routers replaced megahertz vacuum tubes or thermionic valves over half a century ago, scientists are searching for a leap forward in design principles and novel devices in order to achieve quantum computing and communication capabilities,” said Perakis, with Alabama at Birmingham. “Finding ways to control, access and manipulate the special characteristics of the quantum world and connect them to real-world problems is a major scientific push these days. The National Science Foundation has included quantum studies in its ‘10 Big Ideas’ for future research and development critical to our nation.”
  • 王说:“超导态对称性破缺的确定和理解是基础量子物质发现和实际量子信息科学的新前沿。二次谐波是一种基本对称探针。这将有助于未来量子计算策略和高速低能耗电子产品的发展。”

不过,在这之前,研究人员还需要对量子世界进行更多的探索。而这种在超导体中被禁止的二次谐波光发射,王说,代表了“量子物质的一个基本发现”。

来源:爱荷华州立大学

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