Käyttämällä nanoteknologiakeskus Menetelmät, tutkijat Noudata Exotic valtion strontiumin Rutenium Oxide Sormukset

Published on January 14, 2011 at 3:16 AM

Uusi murto pyörre valtion havaittu epätavallinen suprajohteen voi tarjota ensimmäinen kosketus eksoottinen olomuoto ennustettiin teoreettisesti jo yli 30 vuotta.

Vuonna julkaistussa artikkelissa 14 tammikuu kysymys Science, University of Illinois fyysikkojen johdolla Raffi Budakian, havaintonsa uuden murto pyörre valtion strontium rutenium oksidi (SRO). Nämä valtiot voivat tarjota perustan romaanin muoto kvanttilaskentaa jossa kvantti-informaation on koodattu topologinen ominaisuuksia fyysinen järjestelmä.

Tämä on väärä-värikuva yhden kristallin Si konsoli ja sen liitteenä rengasmainen SRO hiukkanen. Inset: Pyyhkäisyelektronimikroskoopilla kuva SRO "ring" ja 0,7-im reikä.

"Olemme jäljillä olomuotoa kutsutaan puoli-kvantti pyörre yli kolme vuotta", sanoi Budakian. "Ehdotettiin ensimmäisen kerran 1970-luvulla olemassa supraneste helium-3, puoli-kvantti pyörre voidaan ajatella" texture ", joka on syntynyt spin vaihe suprajohtavan järjestysparametrista."

Budukian ryhmä tutki strontium rutenium oksidi (SRO), epäsovinnainen suprajohteen että on ehdotettu solid-state analogi-vaihe supraneste helium-3. Käyttämällä state-of-the-art nanoteknologiakeskus menetelmiä ja erinomaisesti herkkä konsoli-pohjainen magnetometry kehittämät ryhmä, Tutkijat havaitsivat pienet vaihtelut aiheuttavat magnetismi pieniä renkaita SRO.

"Strontium ruteniumia oksidi on ainutlaatuinen ja kiehtova materiaali, ja puoli-kvantti pyörteet, jotka on otaksuttu olevan olemassa se on erityisen mielenkiintoista", sanoi Anthony J. Leggett, John D. ja Catherine T. MacArthur professori ja Center for Advanced Tutkimus fysiikan professori, joka jakoi vuoden 2003 Nobelin fysiikan palkinnon työstään supraneste helium-3. "Uskotaan, että nämä puoli-kvantti pyörteitä in SRO voivat tarjota perustan topologisen kvanttilaskentaa. Jos tämä uusi muoto computing on lopulta tajusi, tätä kokeilua varmasti nähdään tärkeä virstanpylväs tiellä siellä."

Budakian on apulaisprofessori fysiikan ja päätutkijan Frederick Seitz Materials Research Laboratory Illinois. Viisi vuotta sitten, hänellä oli keskeinen uraauurtava tekniikka, magneettikuvaus voimassa mikroskopia, mitata kohdistuva voima mikrometrin mittakaavassa pii konsoli, jonka spin on yksi elektroni irtotavara. Hän ja hänen ryhmänsä ovat nyt muuttaneet ultrasensitive konsoli mittaukset tarkkailla magneettista käyttäytymistä SRO.

Kokeiluun, tutkijoiden ensimmäinen valmistettu mikronin kokoinen rengas SRO ja liimataan se kärkeen pii ulokkeen. Kuinka pieniä ovat nämä renkaat? Viisikymmentä niistä mahtuisi leveyssuunnassa hiuksista. Ja vinkkejä ulokkeet ovat alle 2 ìm leveitä.

"Otamme korkean energian fysiikka lähestymistapa tekevät näitä renkaita. Ensin Smash SRO, ja sitten me käydä läpi mitä on jäljellä", sanoi Budakian.

Tutkijoiden ensimmäinen jauhaa suuria kiteitä SRO hienoksi, valitse todennäköisesti mikronin kokoinen hiutale, ja porata reiän se käyttäen säde on gallium ioneja. Rakenne, joka näyttää mikroskooppinen donitsi, on liimattu herkkä pii konsoli ja sitten jäähdyttää 0,4 astetta absoluuttisen nollapisteen yläpuolella.

"Paikannus SRO rengas konsoli on vähän kuin pudottamalla yksi hiekanjyvä tarkasti huipulla hieman suurempi hiekanjyvästä", sanoi Budakian, "vain meidän" hiekanjyviä "ovat paljon pienempiä."

Budakian lisäsi, että tämä tekniikka on ensimmäistä kertaa niin pieni suprajohtavien renkaat on valmistettu vuonna SRO.

Kyky tehdä nämä renkaat on tärkeää kokeilla, mukaan Budakian, koska puoli-kvantti pyörre valtio ei odoteta olevan vakaa suuremmissa rakenteissa.

"Kun olemme rengas kiinnitetään konsoli, voimme soveltaa staattisen magneettikentän muutoksiin" fluxoid "tilaa renkaan ja havaita vastaavia muutoksia kiertävän virran. Lisäksi käytämme ajasta riippuvia magneettikentät tuottaa dynaaminen vääntömomentti konsoli. mittaamalla taajuuden muutos konsoli, voimme päättää magneettinen momentti tuottamat virtaukset kiertävä rengas ", sanoi Budakian.

"Olemme havaittu siirtymiä kokonaisluku fluxoid valtioiden sekä järjestelmä ominaista" puoli-kokonaisluku "siirtymiä" Budakian huomattava ", joka voidaan selittää olemassaolon puoli-kvantti pyörteitä in SRO."

Lisäksi etukäteen keskeistä tieteellistä ymmärrystä, että Budakian työ tarjoaa, kokeilu voi olla merkittävä askel kohti toteutumista ns "topologinen" kvanttitietokoneen, kuten Leggett viittasi.

Toisin kuin klassinen tietokone, joka koodaa tiedot bittiä, joiden arvot ovat joko 0 tai 1, kvanttitietokoneen voisi luottaa vuorovaikutusta kahden tason systeemeissä (esim. pyörii elektronien, loukkuun ioneja, tai virtaukset suprajohtavat piirit) ja koodata ja käsitellä tietoa. Massiivinen rinnakkaisuutta luonnostaan ​​quantal aika evoluution toisi nopeita ratkaisuja ongelmiin, joita tällä hetkellä hankala, vaatii valtavan määrän aikaa perinteisen, klassisen koneita.

Saat toimiva kvanttitietokoneen, kvantti bittiä tai "qubits" on kiinteästi sidoksissa toisiinsa, mutta pysyvät riittävän erillään satunnainen ympäristön vaihtelut, jotka aiheuttavat tallennetut tiedot kvanttitietokoneen rapistua-ilmiö tunnetaan decoherence. Tällä hetkellä suuria, kansainvälisiä hankkeita on käynnissä rakentaa kvanttitietokoneista, mutta decoherence edelleen keskeinen ongelma reaalimaailman kvantti laskenta.

Mukaan Leggett, "melko radikaali ratkaisu decoherence ongelma on koodata kvantti-informaation nonlocally, eli globaalissa topologinen ominaisuuksia kyseisten valtioiden. Vain hyvin rajoitetun luokan fyysisiä järjestelmiä sopii niin topologinen kvanttilaskentaa , ja SRO voi olla yksi niistä, jos tietyt ehdot täyttyvät. Yksi erittäin tärkeä tällainen ehto on nimenomaan olemassa puoli-kvantti pyörteet, ehdottivat Budakian kokeilu. "

Lähde: 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