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Suivre des Méthodes de Nanofabrication, les Chercheurs Observent la Condition Exotique en Sonneries d'Oxyde de Ruthénium de Strontium

Published on January 14, 2011 at 3:16 AM

Une condition de Vortex fractionnaire neuve observée dans un supraconducteur non conventionnel peut offrir le premier aperçu d'un état de choses exotique prévu théoriquement pendant plus de 30 années.

Dans un document publié dans la question du 14 janvier de la Science, les physiciens d'Université de l'Illinois, aboutis par Raffi Budakian, décrivent leurs observations d'une condition de Vortex fractionnaire neuve en oxyde de ruthénium de strontium (SRO). De Telles conditions peuvent constituer la base pour une forme nouvelle de tranche de temps calculant dans quelle information de tranche de temps est encodée dans les propriétés topologiques d'un système matériel.

C'est une image de trompeur-couleur d'un SI monocristallin en porte-à-faux et de sa particule annulaire jointe de SRO. Vignette : Image de microscope électronique de Lecture du SRO « sonnerie » avec des 0,7 trous de diamètre de ìm.

« Nous avons été sur le journal d'un état de choses appelé un Vortex de moitié-tranche de temps pour plus de trois ans, » a dit Budakian. Le « Premier proposé pendant les années 1970 à exister dans helium-3 superfluide, un Vortex de moitié-tranche de temps peut être considéré comme « texture » qui résulte de la phase de rotation du paramètre supraconducteur de commande. »

Le groupe de Budukian a vérifié l'oxyde de ruthénium de strontium (SRO), un supraconducteur non conventionnel qui a été proposé comme analogue semi-conducteur de l'Un-Phase de helium-3 superfluide. Utilisant des méthodes de pointe de nanofabrication et des techniques en porte-à-faux-basées extraordinairement sensibles de magnétométrie développées par le groupe, les chercheurs ont observé des variations minutieuses dans le magnétisme des sonneries minuscules de SRO.

« L'oxyde de ruthénium de Strontium est un seul et fascinant matériau, et les vortexes de moitié-tranche de temps qui ont été conjecturés pour exister dans lui sont particulièrement intéressants, » a dit Anthony J. Leggett, John D. et Catherine T. MacArthur Professeur et Centre pour le Professeur d'Études Supérieures de la Physique, qui a partagé le Prix 2003 Nobel dans la Physique pour son travail sur helium-3 superfluide. « On le croit Que ces vortexes de moitié-tranche de temps dans SRO peuvent constituer la base pour calculer topologique de tranche de temps. Si cette forme nouvelle de calculer est éventuellement réalisée, cette expérience certainement sera vue comme étape importante le long de la route là. »

Budakian est un professeur adjoint de la physique et un investigateur principal dans le Laboratoire de Recherche de Matériaux de Frederick Seitz chez l'Illinois. Il y a Cinq ans, il était instrumental en frayant un chemin une technique, microscopie de résonance magnétique de force, pour mesurer la force exercée sur un encorbellement de silicium de micromètre-échelle par la rotation d'un électron unique dans un matériau en vrac. Lui et son groupe ont maintenant adapté leurs mesures en porte-à-faux ultra-sensibles pour observer le comportement magnétique de SRO.

Dans l'expérience, les chercheurs ont fabriqué une sonnerie de taille d'un micron de SRO et l'ont collée la première fois à l'extrémité de l'encorbellement de silicium. Comment le petit sont-ils ces sonneries ? Cinquante d'entre elles s'ajusteraient en travers de la largeur des cheveux. Et les extrémités des encorbellements sont moins le ìm de 2 au loin.

« Nous adoptons l'élan de physique des hautes énergies à effectuer ces sonneries. D'abord nous fracas le SRO, et alors nous tamisons par ce qui est laissé, » avons dit Budakian.

Les chercheurs d'abord pulvérisent les grands cristaux de SRO dans des éclats, choisissent une éclaille de taille d'un micron susceptible, et percent un trou dans elle utilisant une poutre orientée des ions de gallium. La structure donnante droit, qui ressemble à un beignet microscopique, est collée sur le silicium sensible en porte-à-faux et puis refroidie à 0,4 degrés au-dessus de zéro absolu.

« Positionner la sonnerie de SRO sur l'encorbellement est un peu comme relâcher un grain de sable avec précision placé sur un grain de sable légèrement plus grand, » a dit Budakian, « seulement nos « grains de sable » sont beaucoup plus petits. »

Budakian a ajouté que cette technique est la première fois de telles sonneries supraconductrices minuscules ont été fabriquées dans SRO.

Pouvoir effectuer ces sonneries est essentiel à l'expérience, selon Budakian, parce qu'on ne s'attend pas à ce que la condition de Vortex de moitié-tranche de temps soit stable en plus grandes structures.

« Une Fois Que nous avons la sonnerie fixée à l'encorbellement, nous pouvons appliquer des champs magnétiques statiques pour changer « condition de fluxoid la » de la sonnerie et trouver la correspondance change dans le courant de diffusion. De plus, nous appliquons des champs magnétiques dépendant du temps pour produire d'un couple dynamique sur l'encorbellement. En mesurant la modification de fréquence de l'encorbellement, nous pouvons déterminer le moment magnétique produit par les courants diffusant la sonnerie, » a dit Budakian.

« Nous avons observé des passages entre les conditions de fluxoid d'entier, ainsi qu'un régime caractérisé par « le moitié-entier » passages, » Budakian a noté, « qui pourrait être expliqué par l'existence des vortexes de moitié-tranche de temps dans SRO. »

En plus de l'avance dans la compréhension scientifique principale que le travail de Budakian fournit, l'expérience peut être une étape importante vers la réalisation d'un soi-disant ordinateur « topologique » de tranche de temps, comme Leggett a fait référence.

À La Différence d'un ordinateur classique, qui encode l'information comme bits dont les valeurs sont 0 ou 1, un ordinateur de tranche de temps se fonderait sur l'interaction parmi les systèmes de tranche de temps à deux niveaux (par exemple, les rotations des électrons, des ions enfermés, ou des courants dans des circuits supraconducteurs) pour encoder et les informations sur le processus. Le parallélisme massif inhérent à l'évolution quantique de temps fournirait les solutions rapides aux problèmes qui sont actuel insurmontables, exigeant des immenses quantités de temps dans des machines conventionnelles et classiques.

Pour un ordinateur fonctionnel de tranche de temps, les bits ou les « qubits » de tranche de temps doivent être fortement accouplés entre eux mais restés suffisamment d'isolement dans les variations environnementales irrégulières, qui entraînent l'information stockée dans l'ordinateur de tranche de temps au phénomène de délabrement-un connu sous le nom de decoherence. Actuel, les projets de grande puissance et internationaux sont en cours pour construire des ordinateurs de tranche de temps, mais le decoherence reste le problème central pour le calcul du monde réel de tranche de temps.

Selon Leggett, « Une solution plutôt radicale au problème de decoherence est d'encoder l'information de tranche de temps nonlocally ; c'est-à-dire, dans les propriétés topologiques globales des conditions en question. Seulement une classe très restreinte des systèmes matériels est appropriée pour une telle tranche de temps topologique calculant, et SRO peut être l'un d'entre eux, à condition que certaines conditions soient remplies dans lui. On très important une telle condition est avec précision l'existence des vortexes de moitié-tranche de temps, comme suggéré par l'expérience de Budakian. »

Source : http://illinois.edu/

Last Update: 11. January 2012 12:12

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