Физика

Созданы проводники, в которых электроны движутся без рассеяния

JQI

Ученые из Питтсбургского университета открыли новый тип проводимости в одномерных проводниках, при котором электроны движутся с необычайно большой скоростью. Новое явление может найти применение в области квантовых вычислений. Статья об открытии опубликована в журнале Science.

«Обычно электроны в полупроводниках или металлах движутся и рассеиваются, а затем дрейфуют в одном направлении при приложении напряжения. Но в баллистических проводниках электроны движутся очень быстро, как автомобили на шоссе, не сталкиваясь и не рассеиваясь на атомах. Преимуществом этого является то, что они не выделяют тепло и могут быть использованы в квантовых технологиях», — говорит один из авторов работы Джереми Леви, профессор физики конденсированных сред Питтсбургского университета.

Исследователи показали, что в каналах материала, состоящего из алюмината лантана и титаната стронция, электроны могут образовывать сгустки из двух, трех, четырех и пяти частиц, которые буквально ведут себя как новая форма электронной материи. Это объединение частиц с разными спинами позволяет сделать их быстрее и уменьшить рассеяние.

Исследователи сравнили это открытие с тем, как кварки связываются вместе, образуя нейтроны и протоны. Важным ключом к открытию новой материи было признание того, что эти баллистические проводники соответствуют последовательности внутри треугольника Паскаля.

«Если вы посмотрите вдоль различных направлений треугольника Паскаля, вы можете увидеть разные числовые последовательности, одна из которых — 1, 3, 6, 10, 15, 21. Эта последовательность, которую мы заметили в наших данных, стала сложной подсказкой о том, что на самом деле происходит внутри этих каналов. Нам понадобилось некоторое время, чтобы понять эти процессы, потому что мы изначально не осознавали, что мы смотрим на частицы, состоящие из нескольких электронов. Если число электронов в этих структурах складывать, то как раз и получится последовательность 1, 3, 6, 10, 15, 21», — резюмирует Леви.

Согласно исследователям, новые частицы обладают свойствами, связанными с квантовой запутанностью, которые потенциально могут быть использованы для квантовых вычислений и квантового перераспределения. По словам авторов работы, это открытие является новым шагом к следующему этапу квантовой физики.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.