باستخدام أساليب Nanofabrication ، لاحظ الباحثون الدولة الغريبة في خواتم سترونتيوم أوكسيد الروثينيوم

Published on January 14, 2011 at 3:16 AM

ويجوز للدولة الجديدة دوامة كسور وحظ في موصل جيد للكهرباء غير تقليدية تقدم لمحة أولى لاقامة دولة غريبة من المتوقع نظريا المسألة لأكثر من 30 عاما.

في ورقة نشرت في عدد 14 يناير من العلوم ، جامعة إلينوي الفيزيائيين برئاسة رافي Budakian ، وصف ملاحظاتهم دولة جديدة في دوامة كسور الروثينيوم السترونتيوم أكسيد (SRO). مثل هذه الدول قد توفر الأساس لنموذج رواية الحوسبة الكمومية التي يتم ترميز الكم من المعلومات في الخصائص الطوبوغرافية للنظام البدنية.

هذه هي صورة كاذبة لون واحد ناتئ سي الكريستال والملحقة الجسيمات SRO الحلقي. أقحم : مسح الإلكترون صورة مجهر "حلقة" SRO مع حفرة قطرها 0.7 - IM.

واضاف "لقد تم على درب دولة من المسألة يسمى دوامة نصف الكم لأكثر من ثلاث سنوات" ، وقال Budakian. "أول من اقترح في 1970s موجودة في الهليوم 3 الفائق ، يمكن التفكير في دوامة من نصف الكم بأنها" نسيج "التي تنشأ من مرحلة تدور من أجل المعلمة فائقة التوصيل."

فريق التحقيق في Budukian الروثينيوم السترونتيوم أكسيد (SRO) ، وهو موصل جيد للكهرباء غير التقليدية التي كانت على النحو المقترح في الحالة الصلبة التناظرية المرحلة من 3 - A - الهليوم الفائق. باستخدام أساليب nanofabrication دولة من بين أحدث التقنيات وحساسة بشكل رائع ناتئ المستندة إلى القياس المغنطيسي الذي وضعه الفريق ، لاحظ الباحثون ان التقلبات في الدقيقة المغناطيسية من حلقات صغيرة من المؤسسة.

"الروثينيوم السترونتيوم أكسيد هو مادة فريدة ورائعة ، والدوامات نصف الكمية التي كانت موجودة في محدوس أنها مثيرة للاهتمام بشكل خاص" ، وقال انتوني ياء ليغيت ، د. جون وكاثرين ماك آرثر أستاذ ومركز متقدم أستاذ الفيزياء الدراسة ، الذي شارك في عام 2003 جائزة نوبل في الفيزياء لعمله في 3 الهليوم الفائق. "ويعتقد أن هذه الدوامات نصف الكم في المؤسسة قد توفر أساسا لحساب الكم طوبولوجي ، وإذا أدركت في نهاية المطاف هذا النموذج من رواية الحوسبة ، وبالتأكيد هذه التجربة أن ينظر إليها باعتبارها معلما رئيسيا على طول الطريق هناك."

Budakian هو أستاذ مساعد في الفيزياء والباحث الرئيسي في مختبر أبحاث سيتز فريدريك المواد في ولاية ايلينوي. خمس سنوات مضت ، كان له دور فعال في ريادة تقنية ، القوة المغناطيسية المجهري الرنين ، لقياس القوة المبذولة على ناتئ السيليكون ميكرومتر النطاق التي تدور من إلكترون واحد في المواد السائبة. وقد تكيفت هو وجماعته الآن قياساتها ناتئ ultrasensitive لمراقبة سلوك المغناطيسي SRO.

في التجربة ، قام الباحثون ملفقة لأول مرة حلقة من ميكرون الحجم SRO ولصقها على غيض من ناتئ السيليكون. كيف الصغيرة هي هذه الحلقات؟ والخمسين منهم يصلح عبر عرض شعرة الإنسان. ونصائح من الكابولي هي أقل من 2 ايم واسعة.

"إننا نأخذ النهج الفيزياء عالية الطاقة لجعل هذه الحلقات. أولا نحن تحطيم المؤسسة ، ومن ثم فإننا من خلال التدقيق على ما تبقى" ، وقال Budakian.

الباحثون يطحنون أول بلورات كبيرة من المؤسسة إلى شظايا ، واختيار من المرجح ميكرون الحجم تقشر ، وحفر حفرة في ذلك باستخدام شعاع من الأيونات مركزة الغاليوم. يتم لصقها على هيكل الناتج ، والتي تبدو وكأنها دونات المجهرية ، على أن ناتئ السيليكون الحساسة ومن ثم تبريده الى 0.4 درجة فوق الصفر المطلق.

"لتحديد المواقع الحلبة SRO على ناتئ هو قليلا مثل اسقاط ذرة واحدة من الرمل على وجه التحديد على قمة الحبوب أكبر قليلا من الرمل" ، وقال Budakian ، "لدينا فقط" حبات الرمل "هي أصغر من ذلك بكثير."

وأضاف أن هذا الأسلوب Budakian هي المرة الأولى التي يتم فيها ملفقة مثل حلقات صغيرة فائقة التوصيل في المؤسسة.

أن تكون قادرة على جعل هذه الحلقات هو أمر حاسم في التجربة ، وفقا لBudakian ، لأنه لا يتوقع من الدولة دوامة نصف الكم ليكون مستقرا في جو من الهياكل.

"عندما تكون لدينا حلقة موصولة إلى ناتئ ، يمكن أن نطبق المجالات المغناطيسية الساكنة لتغيير' fluxoid 'دولة من الحلبة وكشف تغييرات مماثلة في التيار المنتشرة. وبالإضافة إلى ذلك ، ونحن نطبق الوقت التي تعتمد على المجالات المغناطيسية لتوليد عزم الدوران الديناميكي على تعزية. بواسطة قياس التغير تواتر ناتئ ، نتمكن من تحديد لحظة المغناطيسي التي تنتجها التيارات تعميم هذه الحلقة "، وقال Budakian.

واضاف "لقد لاحظ التحولات بين الدول fluxoid صحيحا ، فضلا عن التحولات التي تتميز بنظام" نصف عدد صحيح "،" لاحظ Budakian "، والتي يمكن تفسيرها من خلال وجود نصف الكم الدوامات في المؤسسة".

بالإضافة إلى التقدم في الفهم العلمي الأساسي الذي يعمل ويوفر Budakian ، قد تكون التجربة خطوة مهمة نحو تحقيق ما يسمى ب "طوبولوجي" كمبيوتر الكم ، كما ألمح ليغيت.

على عكس الكمبيوتر الكلاسيكية ، والذي بترميز المعلومات على النحو الذي بت القيم هي إما 0 أو 1 ، وجهاز كمبيوتر الكم تعتمد على التفاعل بين نظم الكم من مستويين (على سبيل المثال ، يدور من الإلكترونات ، وأيونات المحاصرين ، أو تيارات في الدوائر فائقة التوصيل) إلى ترميز المعلومات ومعالجتها. فإن التوازي الضخمة الكامنة في تطور كمي الوقت توفير حلول سريعة للمشاكل المستعصية التي هي حاليا ، وتتطلب كميات هائلة من الوقت في الآلات التقليدية والكلاسيكية.

لجهاز كمبيوتر الكم وظيفية ، لا بد من البتات الكم أو "المكدسة" يقترن بقوة لبعضها البعض ولكنها تظل معزولة بما فيه الكفاية من التقلبات البيئية العشوائية ، التي تتسبب في المعلومات المخزنة في الكمبيوتر الكم إلى الاضمحلال ، ظاهرة تعرف باسم decoherence. حاليا ، على نطاق واسع ، ومشاريع دولية جارية لبناء أجهزة الكمبيوتر الكم ، ولكن تبقى المشكلة decoherence المركزي لحساب الكم في العالم الحقيقي.

وفقا ليغيت "، وليس حلا جذريا لمشكلة decoherence هو ترميز المعلومات nonlocally الكم ، وهذا هو ، في خصائص طوبولوجي العالمية للدول المعنية فقط فئة محدودة جدا من النظم الفيزيائية غير مناسبة لمثل هذا الكم طوبولوجي الحوسبة. وربما يكون واحدا من المؤسسة لهم ، شريطة أن يتم الوفاء بشروط معينة في ذلك. أحد هذه الشروط هو على وجه التحديد مهم جدا وجود نصف الكم الدوامات ، وفقا لما اقترحه Budakian التجربة ".

المصدر : http://illinois.edu/

Last Update: 5. October 2011 19:33

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit