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金屬內觀察到數十億個電子量子糾纏

2020-01-20 08:48

來源標題:金屬內觀察到數十億個電子量子糾纏

研究人員使用太赫茲輻射分析由鐿、銠、硅組成的材料。圖源:物理學家組織網

美國和奧地利科學家在最新一期《科學》雜志刊文稱,他們在量子臨界材料內觀察到數十億個流動電子之間的量子糾纏,這是糾纏導致量子臨界性迄今最有力的直接證據,有望促進量子信息和超導技術的發展。

據物理學家組織網16日報道,在最新研究中,科學家們檢查了由鐿、銠、硅組成的材料YbRh2Si2在接近并越過兩個量子相臨界點時的電磁行為,發現了該金屬內數十億個流動電子間的量子糾纏。研究合作者、萊斯大學的斯其苗說,這是糾纏導致量子臨界性迄今最有力的直接證據。

為制造超純YbRh2Si2薄膜,維也納工業大學研究人員開發出一種極復雜的材料合成技術。在接近絕對零度時,該材料能發生相變,從形成磁序的量子相“變身”為不形成磁序的量子相。隨后,萊斯大學的李新偉(音譯)在零下271.75攝氏度附近對薄膜展開太赫茲光譜實驗,揭示了當YbRh2Si2薄膜冷卻到一個量子臨界點時的導光性。

斯其苗說:“在量子臨界點,傳統觀點認為,只有自旋部分才是臨界點。但如果電荷部分和自旋部分發生量子糾纏,那么電荷部分也變得至關重要。在最新研究中,我們在磁量子臨界點探測到電荷部分,發現了導致量子臨界性的量子糾纏非常直接的新證據。”

斯其苗是萊斯大學量子材料中心主任,他指出,量子糾纏是存儲和處理量子信息的基礎。同時,科學家認為,量子臨界性可以導致高溫超導性。因此,最新研究可為量子信息和高溫超導技術提供平臺,促進這兩大技術的發展,為計算、通信等領域的新技術打開大門。

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