Использование Nanofabrication методы, исследователи наблюдают Экзотические государства в кольцах Стронция оксида рутения

Published on January 14, 2011 at 3:16 AM

Новые дробные состояния вихревой наблюдается в нетрадиционных сверхпроводник может предложить первый проблеск экзотические состояния вещества предсказано теоретически в течение более 30 лет.

В статье, опубликованной в 14 января вопрос о науке, Университет штата Иллинойс физиков во главе с Раффи Budakian, описывают свои наблюдения на дробное состояние вихря в стронция оксида рутения (СРО). Такие состояния могут стать основой для новой формы квантовых вычислений, в которой квантовая информация кодируется в топологические свойства физической системы.

Это ложно-цветное изображение монокристаллического кремния консоли и подключенных к нему кольцевым частиц СРО. Врезка: сканирующем электронном микроскопе изображение из СРО «кольцо» с 0,7-Im диаметра отверстия.

"Мы были на след состояние вещества называют половину квантовых вихрей в течение более трех лет", сказал Budakian. "Во-первых, предложенная в 1970-х годов существует в сверхтекучем гелии-3, полу-квантовых вихрей можно рассматривать как« текстура », которая возникает из спин фазу сверхпроводящего параметра порядка."

Группа Budukian расследовала стронция оксида рутения (СРО), нетрадиционные сверхпроводник, который был предложен в качестве твердотельного аналога фазы сверхтекучего гелия-3. Использование состоянии современных наноматериалов методами и изысканно чувствительны консольные основе магнитометрии методы, разработанные группой, исследователи наблюдали минуты колебания магнетизм крошечные кольца СРО.

"Стронций оксида рутения это уникальный и увлекательный материал, и половину квантовых вихрей, которые были предположил существование в нем особенно интересны", сказал Энтони Дж. Леггетт, Джона Д. и Кэтрин Т. Макартуров профессор, Центр перспективных Исследование профессора физики, который поделился 2003 Нобелевская премия по физике за работы по сверхтекучего гелия-3. "Считается, что эти половины квантовых вихрей в СРО может стать основой для топологических квантовых вычислений. Если это новая форма вычислительных, в конце концов понял, этот эксперимент, безусловно, следует рассматривать как важную веху на пути туда."

Budakian является доцент кафедры физики и главный исследователь в Фредерика Зейца Материалы научно-исследовательской лаборатории в Иллинойсе. Пять лет назад он сыграл важную роль в новаторской технике, магнитно-силовой микроскопии резонанс, для измерения силы, действующей на микронных кремния консольного спин отдельного электрона в объемном материале. Он и его группа уже адаптировали свои сверхчувствительные измерения консольные наблюдать магнитное поведение СРО.

В ходе эксперимента исследователи сначала сфабрикованы микронного размера кольца СРО и клееного его кончика кремниевой консоли. Как малый эти кольца? Пятьдесят из них будет соответствовать по ширине человеческого волоса. И кончики консолей менее чем на 2 Im широк.

"Мы берем физики высоких энергий подход к созданию этих колец. Сначала разбить СРО, а потом мы просеять через то, что осталось", сказал Budakian.

Исследователи сначала измельчают крупные кристаллы СРО на фрагменты, выбрать вероятно микронных размеров хлопья, и просверлить отверстие в его, используя сфокусированный пучок ионов галлия. В результате структура, которая выглядит как микроскопическая пончик, наклеивается на чувствительные консольные кремния и затем охлаждают до 0,4 градуса выше абсолютного нуля.

"Позиционирование кольцо СРО на кантилевер похож отбрасыванием одной песчинки именно на вершине чуть больше песчинки," сказал Budakian ", только наши" песчинки "гораздо меньше".

Budakian добавил, что эта техника впервые такие крошечные сверхпроводящие кольца были изготовлены в СРО.

Будучи в состоянии сделать эти кольца имеет решающее значение для эксперимента, по словам Budakian, потому что половина квантовых вихрей государство не ожидается, будет стабильным в более крупные структуры.

"Как только мы кольцо, прикрепленное к консоли, то можно применить статических магнитных полей на изменение" флюксоида "состояние кольца и выявления соответствующих изменений в циркулирующего тока. Кроме того, мы применяем нестационарных магнитных полей для генерации динамический крутящий момент на консоли. Измерив изменение частоты колебаний кантилевера, мы можем определить магнитный момент при токах циркулирующего кольцо ", сказал Budakian.

"Мы наблюдали переходы между целыми флюксоида государств, а также режим характеризуется" полуцелым "переходы", Budakian отметил, что "что может быть объяснено существованием половину квантовых вихрей в СРО".

В дополнение к заранее в фундаментальных научных знаний, которые работают Budakian обеспечивает, эксперимент может быть важным шагом на пути реализации так называемой "топологический" квантового компьютера, а Леггетт упоминал.

В отличие от классического компьютера, который кодирует информацию в виде битов, значения которых либо 0, либо 1, квантовый компьютер будет зависеть от взаимодействия двухуровневой квантовой системы (например, спинами электронов, захваченных ионов, или тока в сверхпроводящих контурах), чтобы кодирования и обработки информации. Массивным параллелизмом присущие квантовой эволюции время обеспечит быстрое решение проблем, которые в настоящее время неразрешимых, требующие огромное количество времени в обычных, классических машин.

Для функциональных квантовых компьютеров, квантовых битов, или «кубитов" должны быть прочно соединены друг с другом, но остаются достаточно изолирована от случайных колебаний экологические, которые приводят к информации, хранящейся в квантового компьютера к распаду-явление, известное как декогеренции. В настоящее время крупномасштабных международных проектов, которые для построения квантовых компьютеров, но декогеренции остается центральной проблемой для реальных квантовых вычислений.

По Леггетт ", а радикальное решение проблемы декогеренции является для кодирования квантовой информации нелокально, то есть в глобальном топологические свойства государств в вопросе только очень ограниченного класса физических систем подходит для таких топологических квантовых вычислений. , а СРО может быть одним из них, при условии, что будут выполнены определенные условия в нем. Одним из очень важных таком состоянии как раз существование половины квантовых вихрей, как это было предложено Budakian эксперимент ".

Источник: http://illinois.edu/

Last Update: 3. October 2011 09:59

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