准粒子首次证实存在 可开发新型量子计算机
据美国每日科学网报道,以色列魏兹曼科学院物理学家首次证实了只有四分之一个电子电荷的准粒子存在。此发现将是开发功能强大且高度稳定的新型量子计算机的首次突破。
20年前科学家首次预测分数电子电荷存在于所谓的量子霍耳效应的状况之下,而此魏兹曼科学小组10年前发现了它的存在。虽然电子是不可分割的,但如果它们被禁锢在半导体的二维层面,并冷却到绝对零度以上不到一度的温度,再将半导体层面垂直放置在强大磁场中,它们就会有效地表现为准粒子――即电荷少于一个电子的独立粒子。然而至今为止,这些分数电荷总是以奇数分母的分数出现,如三分之一个电子和五分之一个电子等等。
然而此小组实验研究发现了只有四分之一个电子电荷的准粒子存在,而且它们具有特别精确的编织和独特的材料特性。他们用于生产半导体的砷化镓是世界上一些最纯的物质。他们用这些物质生产出半导体,并在二维半导体层面中调节这些电子的密度,使其达到每平方毫米大约有30亿个电子,从而使每二个磁场磁通量拥有5个电子。他们制造的这个装置其形状像一个扁平的沙漏,中间有"细腰",每次只让一个携带少量电荷的粒子通过。当一些粒子通过而另一些粒子被反弹回来时,就会产生电流的波动,并发出"射击噪音"。而且,这种电流波动大小与通过的电荷数量成正比,从而让科学家能准确测量这些准粒子的电荷。
四分之一电荷的准粒子的行为应该非常不同于奇数分母的分数电荷粒子,这就是它们为何被当成理论"地形学量子计算机"基础并一直在寻找的原因。当电子和质子甚至奇数分母的分数电荷粒子等粒子彼此交换电荷时,会产生小小的整体效应。相比之下,四分之一电荷的粒子彼此交换电荷时,它们会编织"编织物",将信息保存在此粒子的历史中。为了能应用于基于拓扑理论的量子计算机中,这些四分之一电荷的粒子得表现出拥有"非阿尔贝"特性――这是一种有序编织。这些微妙的特性非常重要,但特别难以观察。该小组现正在设计一套实验装置,以检测这些特性
20年前科学家首次预测分数电子电荷存在于所谓的量子霍耳效应的状况之下,而此魏兹曼科学小组10年前发现了它的存在。虽然电子是不可分割的,但如果它们被禁锢在半导体的二维层面,并冷却到绝对零度以上不到一度的温度,再将半导体层面垂直放置在强大磁场中,它们就会有效地表现为准粒子――即电荷少于一个电子的独立粒子。然而至今为止,这些分数电荷总是以奇数分母的分数出现,如三分之一个电子和五分之一个电子等等。
然而此小组实验研究发现了只有四分之一个电子电荷的准粒子存在,而且它们具有特别精确的编织和独特的材料特性。他们用于生产半导体的砷化镓是世界上一些最纯的物质。他们用这些物质生产出半导体,并在二维半导体层面中调节这些电子的密度,使其达到每平方毫米大约有30亿个电子,从而使每二个磁场磁通量拥有5个电子。他们制造的这个装置其形状像一个扁平的沙漏,中间有"细腰",每次只让一个携带少量电荷的粒子通过。当一些粒子通过而另一些粒子被反弹回来时,就会产生电流的波动,并发出"射击噪音"。而且,这种电流波动大小与通过的电荷数量成正比,从而让科学家能准确测量这些准粒子的电荷。
四分之一电荷的准粒子的行为应该非常不同于奇数分母的分数电荷粒子,这就是它们为何被当成理论"地形学量子计算机"基础并一直在寻找的原因。当电子和质子甚至奇数分母的分数电荷粒子等粒子彼此交换电荷时,会产生小小的整体效应。相比之下,四分之一电荷的粒子彼此交换电荷时,它们会编织"编织物",将信息保存在此粒子的历史中。为了能应用于基于拓扑理论的量子计算机中,这些四分之一电荷的粒子得表现出拥有"非阿尔贝"特性――这是一种有序编织。这些微妙的特性非常重要,但特别难以观察。该小组现正在设计一套实验装置,以检测这些特性
0 Comments:
发表评论
<< Home