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金属内观察到数十亿个电子量子纠缠

2020-01-20 00:00 来源:科技日报

  研究人员使用太赫兹辐射分析由镱、铑、硅组成的材料。图源:物理学家组织网

  美国和奥地利科学家在最新一期《科学》杂志刊文称,他们在量子临界材料内观察到数十亿个流动电子之间的量子纠缠,这是纠缠导致量子临界性迄今最有力的直接证据,有望促进量子信息和超导技术的发展。

  据物理学家组织网16日报道,在最新研究中,科学家们检查了由镱、铑、硅组成的材料YbRh2Si2在接近并越过两个量子相临界点时的电磁行为,发现了该金属内数十亿个流动电子间的量子纠缠。研究合作者、莱斯大学的斯其苗说,这是纠缠导致量子临界性迄今最有力的直接证据。

  为制造超纯YbRh2Si2薄膜,维也纳工业大学研究人员开发出一种极复杂的材料合成技术。在接近绝对零度时,该材料能发生相变,从形成磁序的量子相“变身”为不形成磁序的量子相。随后,莱斯大学的李新伟(音译)在零下271.75摄氏度附近对薄膜展开太赫兹光谱实验,揭示了当YbRh2Si2薄膜冷却到一个量子临界点时的导光性。

  斯其苗说:“在量子临界点,传统观点认为,只有自旋部分才是临界点。但如果电荷部分和自旋部分发生量子纠缠,那么电荷部分也变得至关重要。在最新研究中,我们在磁量子临界点探测到电荷部分,发现了导致量子临界性的量子纠缠非常直接的新证据。”

  斯其苗是莱斯大学量子材料中心主任,他指出,量子纠缠是存储和处理量子信息的基础。同时,科学家认为,量子临界性可以导致高温超导性。因此,最新研究可为量子信息和高温超导技术提供平台,促进这两大技术的发展,为计算、通信等领域的新技术打开大门。

(责任编辑:王蔚)

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