12:04 2023-10-02
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii fac eforturi pentru a transforma diamantele într-un simulator cuantic
_ Cercetătorii fac eforturi pentru a transforma diamantele într-un simulator cuantic
Diamantele sunt adesea apreciate pentru strălucirea lor impecabilă, dar Chong Zu, profesor asistent de fizică în Arte și Științe la Universitatea Washington din St. Louis, vede o valoare mai profundă în aceste cristale naturale. După cum se raportează în Physical Review Letters, Zu și echipa sa au făcut un pas major înainte într-o încercare de a transforma diamantele într-un simulator cuantic.
Co-autorii lucrării includ Kater. Murch, profesor de fizică Charles M. Hohenberg și doctorat. studenții Guanghui He, Ruotian (Reginald) Gong și Zhongyuan Liu. Munca lor este susținută parțial de Centrul pentru Salturi Cuantice, o inițiativă semnătură a planului strategic pentru Arte și Științe, care își propune să aplice cunoștințele și tehnologiile cuantice în fizică, biomedicală și științele vieții, descoperirea medicamentelor și în alte domenii de anvergură.
Cercetătorii au transformat diamantele bombardându-le cu atomi de azot. Unii dintre acești atomi de azot disloca atomii de carbon, creând defecte într-un cristal altfel perfect. Golurile rezultate sunt umplute cu electroni care au propriul lor spin și magnetism, proprietăți cuantice care pot fi măsurate și manipulate pentru o gamă largă de aplicații.
Așa cum au dezvăluit anterior Zu și echipa sa printr-un studiu al borului, astfel de defecte ar putea fi utilizate ca senzori cuantici care răspund la mediul lor și unul la altul. În noul studiu, cercetătorii s-au concentrat pe o altă posibilitate: utilizarea cristalelor imperfecte pentru a studia lumea cuantică incredibil de complicată.
Computerele clasice (inclusiv supercalculatoarele de ultimă generație) sunt inadecvate pentru simularea sistemelor cuantice, chiar și cei cu doar o duzină de particule cuantice. Asta pentru că dimensiunile spațiului cuantic cresc exponențial cu fiecare particulă care este adăugată. Dar noul studiu arată că este fezabil să simulăm direct dinamica cuantică complexă folosind un sistem cuantic controlabil.
„Noi proiectăm cu atenție sistemul nostru cuantic pentru a crea un program de simulare și a-l lăsa să ruleze”, a spus Zu. „În final, observăm rezultatele. Este ceva care ar fi aproape imposibil de rezolvat folosind un computer clasic.”
Progresul echipei în acest domeniu va permite investigarea unora dintre cele mai interesante fațete ale fizica cuantică a mai multor corpuri, inclusiv realizarea de noi faze ale materiei și predicția fenomenelor emergente din sisteme cuantice complexe.
În cel mai recent studiu, Zu și echipa sa au reușit să-și mențină sistemul stabil până la până la 10 milisecunde, o perioadă lungă de timp în lumea cuantică. În mod remarcabil, spre deosebire de alte sisteme de simulare cuantică care funcționează la temperaturi ultra-reci, sistemul lor construit din diamant funcționează la temperatura camerei.
O cheie pentru menținerea intact a unui sistem cuantic este prevenirea termalizării, punctul în care sistemul absoarbe atât de multă energie încât toate defectele își pierd caracteristicile cuantice unice și ajung să arate identice. Echipa a descoperit că ar putea întârzia acest rezultat conducând sistemul atât de repede încât nu are timp să absoarbă energie. Acest lucru lasă sistemul într-o stare relativ stabilă de „pretermalizare”.
Noul sistem bazat pe diamant permite fizicienilor să studieze interacțiunile mai multor regiuni cuantice simultan. De asemenea, deschide posibilitatea unor senzori cuantici din ce în ce mai sensibili. „Cu cât un sistem cuantic trăiește mai mult, cu atât este mai mare sensibilitatea”, a spus Zu.
Zu și echipa sa colaborează în prezent cu alți oameni de știință WashU din Centrul pentru Salturi Cuantice pentru a obține noi perspective în diferite discipline. În cadrul Artelor și Științelor, Zu lucrează cu Erik Henriksen, profesor asociat de fizică, pentru a îmbunătăți performanța senzorului. De asemenea, el intenționează să folosească acești senzori pentru a înțelege mai bine materialele cuantice create în laboratorul lui Sheng Ran, un profesor asistent de fizică.
De asemenea, colaborează cu Philip Skemer, profesor de științe ale Pământului, al mediului și al planetelor, pentru a obține o vedere la nivel atomic a câmpurilor magnetice din probele de rocă; și împreună cu Shankar Mukherji, profesor asistent de fizică, să imagineze termodinamica în celulele biologice vii.
Comentarii:
Adauga Comentariu