Nanofabrication 方法を使用して、研究者はストロンチウムのルテニウムの酸化物のリングのエキゾチックな状態を観察します

Published on January 14, 2011 at 3:16 AM

独創的な超伝導体で観察される新しい僅かの渦状態は 30 年間以上論理上予測されるエキゾチックな物質の状態の最初の一見を提供するかもしれません。

科学の 1 月 14 日問題で、 Raffi Budakian が導く物理学者イリノイ大学は出版されるペーパーではストロンチウムのルテニウムの酸化物で新しい僅かの渦状態の彼らの観察を記述します (SRO)。 そのような州はの新しい形式にどの量情報が量子計算物理システムの位層幾何学特性で提供する符号化されるか基礎をのかもしれません。

これは片持梁単一水晶 Si および接続された環状 SRO の粒子の偽カラー画像です。 差込み: 0.7-ìm の直径の穴が付いている SRO 「リング」の走査型電子顕微鏡の画像。

「私達はのための半量の渦と呼出される物質の状態の道に以上 3 年」、ありました Budakian を言いました。 「最初に 70 年代に半量の渦 superconducting 順序パラメータの回転段階から」。起こる 「質」としてについて考えることができます superfluid ヘリウム3 に存在することを提案しました

Budukian のグループはストロンチウムのルテニウムの酸化物、 (SRO) superfluid ヘリウム3 の段階のソリッドステートアナログとして提案された独創的な超伝導体を調査しました。 グループが開発した最新式の nanofabrication 方法および絶妙に敏感な片持梁ベースの magnetometry の技術を使用して研究者は SRO の小さいリングの磁気の微細な変動を観察しました。

「ストロンチウムルテニウム酸化物一義的で、魅惑的な材料であり、それにあるために推測された半量の渦は特に興味深いです」、はアンソニー J. Leggett、ジョン D. および superfluid ヘリウム3 の彼の作業のための物理学の 2003 年のノーベル賞を共有した物理学の高度研究教授のためのキャサリン T. MacArthur 教授および中心を言いました。 「SRO のこれらの半量の渦が位層幾何学量子計算に基礎を提供するかもしれないと考えられています。 計算のこの新しい形式が結局実現されれば、この実験は道に沿う主要なマイルストーンとして確かにそこに見られます」。

Budakian はイリノイに物理学の助教授および Frederick ザイツの文書の研究所の主任調査官です。 5 年前に、彼は第一次製品の単一の電子の回転によってマイクロメートルスケールのケイ素の片持梁で出た力を測定するために技術、磁気共鳴力の顕微鏡検査の開拓で器械、でした。 彼および彼のグループは今 SRO の磁気動作を観察するために彼らの超高感度の片持梁測定を適応させてしまいました。

実験では、研究者は最初に SRO のミクロンサイズのリングを製造し、ケイ素の片持梁の先端につけました。 これらのリングはどのように小さいですか。 それらの 50 は人間の毛髪の幅を渡って合います。 そして片持梁の先端は 2 ìm より広くより少しです。

「私達はこれらのリングの作成に高エネルギー物理学のアプローチを取ります。 最初に私達は粉砕 SRO、残っているものがによってそれから私達はふるい分け」、 Budakian を言いました。

研究者はフラグメントに最初に SRO の大きい水晶を霧状にし、本当らしいミクロンサイズの薄片を選択し、そしてガリウムイオンの集中されたビームを使用してそれの穴をあけます。 顕微鏡ドーナツのように見える生じる構造は片持梁敏感なケイ素につき、次に絶対零度の上の 0.4 度に冷却されます。

「片持梁で SRO のリングを置くことは砂のわずかにより大きい穀物頂上砂の 1 つの穀物を正確に落とすことのようです」、 Budakian を言いました、砂の私達の 「穀物だけ 「」大いにより小さいです」。

Budakian はこの技術がずっと SRO で最初にそのような小さい superconducting リング製造されているである付け加えました。

半量の渦州がより大きい構造で安定する期待されないので、これらのリングを作れます Budakian に従って実験に重大、です。

「私達に片持梁に接続するリングがあれば私達はリングの 「fluxoid」の状態を変更するために静的な磁場を適用してもいく、対応を検出することは循環の流れで変更します。 さらに、私達は片持梁でダイナミックなトルクを生成するために時間依存の磁場を適用します。 片持梁の頻度変更の測定によって、私達はリングを循環する流れによって作り出される磁気モーメントを定めてもいいです」 Budakian を言いました。

「私達は整数の fluxoid の州間の転移を観察しました、また 「半整数」転移特徴付けられた政体は」 Budakian 注意しました、 「SRO の半量の渦の存在によって説明できます」。

Budakian の作業が提供するという基本的な科学理解の前進に加えて Leggett が言及したように、実験はいわゆる 「位層幾何学」量のコンピュータの認識の方に重要なステップであるかもしれません。

値が 0 または 1 であるビットとして情報を符号化する古典的なコンピュータとは違って、量のコンピュータは二レベルの量システム (superconducting 回路の電子、引っ掛けられたイオン、または流れの例えば、回転) およびプロセス情報の中の相互作用に符号化するために頼ります。 量子的な時間の改革で固有大きいパラレリズムは現在扱いにくい慣習的な、古典的な機械の広大な時間を必要とする問題に急速な解決を提供します。

機能量のコンピュータのために、量のビットか 「qubits」は強く互いにつながれる decoherence として知られている腐食現象に量のコンピュータで保存される情報を引き起こす任意環境の変動から十分に隔離されて残らなければなりませんが。 現在、大規模な、国際的なプロジェクトは進行中量のコンピュータを組み立てるためにですが decoherence は実世界の量の計算のための中心問題に残ります。

Leggett に従って、 「decoherence 問題への幾分根本的な解決は量情報を nonlocally 符号化することです; すなわち、疑わしい州の全体的な位層幾何学特性で。 物理システムの非常に制限されたクラスだけそのような位層幾何学量子計算のために適切であり、 SRO はある特定の条件がそれで達成されればそれらの 1 つであるかもしれません。 重要な 1 つは非常に Budakian の実験によって提案されるようにそのような条件です正確に半量の渦の存在」。

ソース: http://illinois.edu/

Last Update: 11. January 2012 12:18

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