მეცნიერებმა აღმოაჩინეს კვანტური ჩახლართულობა კრისტალში, რომელიც შეუიარაღებელი თვალით ჩანს

Rice-ისა და TU Wien-ის მკვლევარებმა „უცნაური მეტალის“ კრისტალში კვანტური ჩახლართულობა გაზომეს

ფიზიკოსებმა პირველად დააფიქსირეს კვანტური ჩახლართულობის მაღალი ხარისხი სანტიმეტრიანი ზომის კრისტალში — მაკროსკოპულ ობიექტში, რომელიც შეუიარაღებელი თვალით ჩანს, რაც ეჭვქვეშ აყენებს დიდი ხნის წინ დამკვიდრებულ ვარაუდებს იმის შესახებ, თუ რა მასშტაბით მოქმედებს კვანტური მექანიკა.

15 ივნისს Nature Physics-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში აღწერილია, თუ როგორ გამოიყენა TU Wien-ის მიერ ხელმძღვანელობულმა ჯგუფმა Rice University-სთან თანამშრომლობით კვანტური ინფორმაციის თეორიის ჩარჩო, სახელწოდებით კვანტური ფიშერის ინფორმაცია, ცერიუმის, პალადიუმისა და სილიციუმისგან დამზადებულ კრისტალში მრავალნაწილაკიანი ჩახლართულობის გასაზომად. კრისტალი კლასიფიცირებულია როგორც „უცნაური მეტალი“, მასალების კატეგორია, რომელთა ელექტრული ქცევა ეწინააღმდეგება ჩვეულებრივ გაგებას.nature

მინიმუმ ცხრა ნაწილაკისგან შემდგარი ჩახლართული ჯგუფები

საფრანგეთში, გრენობლის Institut Laue-Langevin-ში, დოქტორანტმა ფედერიკო მაცამ კრისტალი ნეიტრონებით დაბომბა და მასალის რეაქცია გააანალიზა. „ჩვეულებრივ მასალაში მოსალოდნელია, რომ ნეიტრონი თავის ენერგიას ცალკეულ ნაწილაკს გადასცემს“, — თქვა მაცამ. „მაგრამ კვანტური ფიშერის ინფორმაციის გამოყენებით მონაცემების ანალიზისას, ჩვენ აღმოვაჩინეთ რეაქცია, რომლის ახსნა დამოუკიდებელი ნაწილაკებით შეუძლებელია. ამის ნაცვლად, ეს მიუთითებს იმაზე, რომ მინიმუმ ცხრა კვანტურად ჩახლართული ერთეულის ჯგუფები კოლექტიურად მოქმედებენ“.tuwien

ჩახლართულობამ პიკს მიაღწია კვანტურ კრიტიკულ წერტილში — ზღვარზე, რომელზეც მასალა ორ კვანტურ ფაზას შორის გადადის — რაც პირდაპირ მტკიცებულებას იძლევა იმისა, რომ კვანტური კორელაციები ამ საზღვარზე ძლიერდება.research

ხიდი კვანტურ ინფორმაციასა და მყარი სხეულის ფიზიკას შორის

თეორიული საფუძველი ეყრდნობა ინსბრუკის კვანტური ფიზიკოსის პიტერ ცოლერისა და მისი გუნდის მუშაობას, რომლებმაც აჩვენეს, რომ კვანტური ფიშერის ინფორმაციას შეუძლია გამოავლინოს ჩახლართულობა დიდ მრავალნაწილაკიან სისტემებში. „დამოუკიდებელი ნაწილაკების კოლექციისთვის რეაქცია შეზღუდულია, რადგან თითოეული ნაწილაკი საკუთარი წვლილით მოქმედებს“, — თქვა პროფესორმა სილკე ბიულერ-პაშენმა TU Wien-ის მყარი სხეულის ფიზიკის ინსტიტუტიდან. „თუმცა, თუ ნაწილაკები ჩახლართულია, მთელ სისტემას შეუძლია უფრო ძლიერად უპასუხოს, ვიდრე მისი ცალკეული ნაწილების ჯამი“.tuwien

ვიურცბურგის უნივერსიტეტის ფაკერ ასადმა, ნაშრომის წამყვანმა თეორეტიკოსმა, თქვა, რომ აღმოჩენები სცილდება ერთ მასალას. „ძლიერი ჩახლართულობა, როგორც ჩანს, პირდაპირ კავშირშია უცნაური მეტალების უჩვეულო ქცევასთან“, — თქვა მან.tuwien

კვანტური ტექნოლოგიებისკენ

კვლევა ეფუძნება TU Wien-სა და Rice University-ს შორის 2025 წლის თანამშრომლობას, რომელმაც დაადგინა, რომ ელექტრული დენი უცნაურ მეტალებში უჩვეულოდ დაბალი ხმაურით მიედინება. ახლად გაზომილი ჩახლართულობა გვთავაზობს შესაძლო ახსნას: ნაწილაკები კოლექტიურად კოორდინირებენ დენის რყევების ჩასახშობად.tuwien

ბიულერ-პაშენმა თქვა, რომ გუნდის შემდეგი მიზანია გამოიკვლიოს, შეუძლიათ თუ არა უცნაურ მეტალებს კვანტურ ტექნოლოგიებში გამოყენების პოვნა, განსაკუთრებით კვანტური მეტროლოგიისთვის მაღალი სიზუსტის გაზომვებში.tuwien