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Nanofabrication तरीकों का उपयोग करना, शोधकर्ताओं स्ट्रोंटियम दयाता ऑक्साइड रिंगों में विदेशी राज्य निरीक्षण

Published on January 14, 2011 at 3:16 AM

एक नई भिन्नात्मक भंवर एक अपरंपरागत superconductor में मनाया राज्य इस मामले के एक विदेशी राज्य की पहली झलक की पेशकश 30 से अधिक वर्षों के लिए सैद्धांतिक भविष्यवाणी सकता है.

विज्ञान के 14 जनवरी के अंक में प्रकाशित एक कागज में, इलिनोइस भौतिकविदों विश्वविद्यालय, Raffi Budakian के नेतृत्व में, एक नया स्ट्रोंटियम दयाता आक्साइड (SRO) में भिन्नात्मक भंवर राज्य की उनकी टिप्पणियों का वर्णन. ऐसे राज्यों में क्वांटम कंप्यूटिंग के एक उपन्यास के रूप में जो जानकारी क्वांटम एक भौतिक प्रणाली के topological गुणों में एन्कोडेड है के लिए आधार प्रदान कर सकता है.

यह एक एकल क्रिस्टल सी ब्रैकट और अपने संलग्न कुंडलाकार SRO कण झूठी रंग की एक छवि है. इनसेट: SRO "अंगूठी" के एक व्यास 0.7 Im छेद के साथ इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवि की स्कैनिंग.

"हम इस मामले के एक राज्य के अधिक से अधिक तीन साल के लिए एक आधा क्वांटम भंवर बुलाया राह पर किया गया है" Budakian कहा. "पहले 1970 में प्रस्तावित superfluid-हीलियम 3 में मौजूद, एक आधा क्वांटम भंवर 'एक बनावट कि superconducting के आदेश पैरामीटर के स्पिन चरण से उठता के रूप में के बारे में सोचा जा सकता है."

Budukian समूह स्ट्रोंटियम दयाता (SRO) ऑक्साइड, एक अपरंपरागत superconductor है कि superfluid-हीलियम 3 के एक चरण के ठोस राज्य के अनुरूप के रूप में प्रस्तावित किया गया है की जांच की. राज्य के-the-कला nanofabrication तरीकों और exquisitely संवेदनशील ब्रैकट आधारित magnetometry समूह द्वारा विकसित तकनीक का उपयोग करना, शोधकर्ताओं SRO के छोटे छल्ले के चुंबकत्व मिनट उतार चढ़ाव मनाया.

"स्ट्रोंटियम दयाता ऑक्साइड एक अद्वितीय और आकर्षक सामग्री है, और आधा क्वांटम भेंवर कि में मौजूद conjectured गया है विशेष रूप से दिलचस्प हैं," एंथोनी जे Leggett, जॉन डी. और कैथरीन टी. मैकआर्थर प्रोफेसर और उन्नत के लिए केंद्र ने कहा भौतिकी के अध्ययन के प्रोफेसर, जो superfluid-हीलियम 3 पर अपने काम के लिए भौतिकी 2003 में नोबेल पुरस्कार साझा. "यह माना जाता है कि SRO में इन आधा क्वांटम भेंवर topological क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए आधार प्रदान कर सकता है यदि कंप्यूटिंग के इस उपन्यास फार्म अंततः एहसास हुआ है, इस प्रयोग निश्चित रूप से सड़क के साथ एक प्रमुख मील का पत्थर के रूप में देखा जाएगा वहाँ."

Budakian भौतिकी के एक सहायक प्रोफेसर और फ्रेडरिक Seitz सामग्री अनुसंधान प्रयोगशाला में इलिनोइस में एक प्रमुख अन्वेषक है. पांच साल पहले, वह एक तकनीक है, चुंबकीय अनुनाद शक्ति माइक्रोस्कोपी, एक थोक सामग्री में एक इलेक्ट्रॉन के स्पिन से सुक्ष्ममापी पैमाने पर एक सिलिकॉन ब्रैकट पर exerted बल को मापने के अग्रणी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई थी. वह और उसके समूह अब अपने ultrasensitive ब्रैकट माप अनुकूल है SRO के चुंबकीय व्यवहार का पालन.

प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने पहली बार SRO की एक अंगूठी माइक्रोन आकार गढ़े और यह सिलिकॉन ब्रैकट टिप करने के लिए सरेस से जोड़ा हुआ. कैसे छोटे इन छल्लों हैं? पचास उनमें से एक मानव बाल की चौड़ाई के पार फिट होगा. और cantilevers के सुझावों कम से कम 2 Im चौड़े हैं.

"हम उच्च ऊर्जा भौतिकी इन छल्ले बनाने के दृष्टिकोण लेने के पहले हम SRO तोड़, और फिर हम क्या बचा है के माध्यम से झारना." Budakian कहा.

शोधकर्ताओं ने सबसे पहले टुकड़ों में SRO के बड़े क्रिस्टल छिटकाना, एक संभावना माइक्रोन आकार परत चुनें, और यह गैलियम आयनों की एक केंद्रित बीम का उपयोग में एक छेद ड्रिल. परिणामस्वरूप संरचना है, जो एक सूक्ष्म डोनट की तरह दिखता है संवेदनशील सिलिकॉन ब्रैकट पर सरेस से जोड़ा हुआ है और तब निरपेक्ष शून्य से ऊपर 0.4 डिग्री करने के लिए ठंडा.

"ब्रैकट पर SRO अंगूठी पोजिशनिंग एक बिट के रेत के एक अनाज के रेत के एक थोड़ा बड़ा अनाज के ऊपर ठीक छोड़ने की तरह है," Budakian ने कहा, "केवल हमारी रेत के अनाज बहुत छोटे होते हैं."

Budakian कहा कि इस तकनीक का पहली बार ऐसे छोटे superconducting के छल्ले SRO में गढ़े है.

इन छल्लों बनाने के लिए सक्षम होने के नाते प्रयोग करने के लिए महत्वपूर्ण है, Budakian के अनुसार, क्योंकि आधा क्वांटम राज्य भंवर बड़े ढांचे में स्थिर होने की उम्मीद नहीं है.

"एक बार जब हम ब्रैकट के लिए संलग्न अंगूठी है, हम स्थैतिक चुंबकीय क्षेत्र को लागू करने के लिए अंगूठी की 'fluxoid' राज्य को बदलने के लिए और परिसंचारी वर्तमान में इसी परिवर्तन का पता लगाने सकता है. इसके अतिरिक्त, हम समय पर निर्भर चुंबकीय क्षेत्र को लागू करने के लिए एक उत्पन्न ब्रैकट पर गतिशील टोक़. ब्रैकट आवृत्ति परिवर्तन को मापने के द्वारा, हम चुंबकीय अंगूठी परिसंचारी धाराओं द्वारा उत्पादित पल निर्धारित कर सकते हैं ", Budakian कहा.

"हम पूर्णांक fluxoid राज्यों के बीच संक्रमण के रूप में के रूप में अच्छी तरह से एक 'आधा पूर्णांक' संक्रमण द्वारा विशेषता शासन देखा है" Budakian उल्लेख किया, "जो SRO में आधा क्वांटम भेंवर के अस्तित्व से समझाया जा सकता है."

मौलिक वैज्ञानिक समझ है कि Budakian काम करता है में अग्रिम करने के लिए इसके अलावा में, प्रयोग एक तथाकथित topological "" क्वांटम कंप्यूटर की प्राप्ति की ओर एक महत्वपूर्ण कदम हो सकता है, के रूप में Leggett alluded.

एक शास्त्रीय कंप्यूटर है, जो बिट मूल्यों जिनकी या तो 0 या 1 के रूप में जानकारी encodes के विपरीत, एक क्वांटम कंप्यूटर के दो स्तर क्वांटम प्रणालियों (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनों फंस आयनों, या धाराओं superconducting सर्किट में spins) के बीच बातचीत पर निर्भर करेगा सांकेतिक शब्दों में बदलना और जानकारी प्रक्रिया. भारी समानता quantal समय विकास में निहित समस्याओं है कि वर्तमान में असभ्य हैं तेजी से समाधान प्रदान करते हैं, पारंपरिक, शास्त्रीय मशीनों में समय की विशाल मात्रा की आवश्यकता होगी.

एक कार्यात्मक क्वांटम कंप्यूटर के लिए, क्वांटम बिट या qubits "दृढ़ता से एक दूसरे से मिलकर किया जाना चाहिए लेकिन रहना पर्याप्त यादृच्छिक पर्यावरण उतार चढ़ाव है, जो क्षय एक असम्बद्धता के रूप में जाना जाता घटना के लिए क्वांटम कंप्यूटर में संग्रहीत जानकारी के कारण से अलग है. वर्तमान में, बड़े पैमाने पर अंतरराष्ट्रीय परियोजनाओं क्वांटम कंप्यूटर का निर्माण चल रहे हैं, लेकिन असम्बद्धता वास्तविक दुनिया अभिकलन क्वांटम के लिए केंद्रीय समस्या बनी हुई है.

Leggett के अनुसार, "एक बल्कि कट्टरपंथी असम्बद्धता समस्या का हल क्वांटम जानकारी nonlocally सांकेतिक शब्दों में बदलना है, कि प्रश्न में राज्यों की वैश्विक topological गुणों में है, केवल शारीरिक प्रणालियों के एक बहुत सीमित वर्ग के ऐसे topological क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए उपयुक्त है. और SRO एक उनमें से एक हो सकता है, बशर्ते है कि कतिपय शर्तों में यह को पूरा कर रहे हैं हो सकता है एक बहुत महत्वपूर्ण ऐसी हालत ठीक आधा क्वांटम भेंवर के अस्तित्व है, Budakian प्रयोग द्वारा सुझाए गए के रूप में. "

स्रोत: http://illinois.edu/

Last Update: 6. October 2011 02:07

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