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使用極小製作方法,研究員觀察在鍶釕氧化物環形的異乎尋常的狀態

Published on January 14, 2011 at 3:16 AM

在非常規的超導體觀察的新的部分的漩渦狀態可能提供理論上預測超過 30 年異乎尋常的問題狀況的第一次瞥見。

在科學的 1月 14日問題發表的論文,伊利諾伊大學物理學家,導致由 Raffi Budakian,在鍶釕氧化物描述他們的一個新的部分的漩渦狀態的觀察 (SRO)。 這樣狀態可能為量子計算的一個新的形式提供這個基本類型在哪數量信息在一個物理系統的拓撲屬性被輸入。

這是懸臂式的單一水晶 Si 和其附上環型 SRO 微粒的錯誤顏色圖像。 插頁: SRO 「環形」的掃描電子顯微鏡圖像與 0.7-ìm 直徑漏洞。

「我們是在稱的一個半數量漩渦的問題狀況的線索超過三年」, Budakian 說。 「首先在 20 世紀 70 年代建議存在於超流體的氦氣3,半數量漩渦能從超導的命令參數的空轉階段出現的被重視作為 『紋理』」。

Budukian 的組調查鍶釕氧化物 (SRO),建議作為階段固體類似物超流體的氦氣3 的一個非常規的超導體。 使用科技目前進步水平極小製作方法和精妙地敏感基於懸臂式的這個組開發的磁測量學技術,研究員觀察了在 SRO 微小的環形磁性的詳細的波動。

「鍶釕氧化物是唯一和引人入勝的材料,并且被臆想存在於它的半數量漩渦是特別有趣」,約翰 D. 和凱瑟琳 T. 物理高級研究教授的 MacArthur 教授和中心說安東尼 J. Leggett,共享在物理的 2003年諾貝爾獎他的在超流體的氦氣3 的工作的。 「相信在 SRO 的這些半數量漩渦可能為拓撲量子計算提供這個基本類型。 如果計算的此新的形式最終認識到,此實驗一定將被看到作為沿路的一個主要重要事件那裡」。

Budakian 是物理一位助理教授和一個主要調查人在 Frederick 塞茨材料研究實驗室在伊利諾伊。 五年前,他是有助的在作早期工作在技術,磁反應強制顯微學,評定在測微表縮放比例硅懸臂施加的強制由一個唯一電子的空轉在一份粒狀材料的。 他和他的組現在適應他們超靈敏的懸臂式評定觀察 SRO 磁性工作情況。

在這個實驗,研究員首先製造了 SRO 微米尺寸環形并且膠合了它對硅懸臂的技巧。 多麼小的是這些環形? 五十他們在人髮間的寬度將適合。 并且懸臂的技巧少於 2 ìm 寬是。

「我們接受高能物理方法對做這些環形。 首先我們抽殺 SRO,我們通過什麼然後過濾被留下」,說 Budakian。

使用鎵離子,一條集中的射線研究員磨成粉 SRO 大水晶到片段,首先選擇可能的微米尺寸剝落,并且操練在它的一個漏洞。 發生的結構,看起來像一個微觀多福餅,被膠合在懸臂式敏感的硅上然後冷卻對在绝對零度上的 0.4 度。

「確定 SRO 環形在懸臂是像準確丟棄一粒沙在一粒輕微更大的沙上面」, Budakian 說, 「仅我們的 『沙』是更小的」。

Budakian 補充說,此技術是這樣微小的超導的環形第一次被製造了在 SRO。

因為半數量漩渦狀態沒有預計是穩定的在更大的結構,能做這些環形對這個實驗是關鍵的,根據 Budakian。

「一旦我們有環形附加懸臂,我們可以適用靜態磁場更改環形的 『fluxoid』狀態,并且檢測對應在流通的當前更改。 另外,我們在懸臂適用非定常磁場生成動態扭矩。 通過評定懸臂的頻率更改,我們可以確定當前導致的磁矩流通環形」, Budakian 說。

「我們觀察了在整數 fluxoid 狀態之間的轉移,以及 『半整數』描繪的政權轉移」, Budakian 注意, 「可能用半數量漩渦的存在 SRO 的解釋」。

除在根本科學認識的預付款之外 Budakian 的工作提供,這個實驗可能是一個重要步驟往一臺所謂的 「拓撲」數量計算機的認識, Leggett 暗示。

不同於一臺古典計算機,輸入信息作為位值是 0 或 1,數量計算機將依靠在兩層的量子論系統 (即,電子、被困住的離子或者當前空轉在超導的電路) 輸入和處理信息中的交往。 大量並行性內在量子的時間演變將提供迅速解決方法給當前是難處理的問題,要求浩大的時間在常規,古典設備的。

对一臺功能數量計算機,必須彼此嚴格耦合數量位或 「qubits」,但是保持與任意環境波動充分地查出,導致在數量計算機存儲的這個信息對叫作 decoherence 的朽爛現象。 目前,大規模,國際項目是進行中修建數量計算機,但是 decoherence 保持真實世界的數量計算的主要問題。

根據 Leggett, 「對 decoherence 問題的一個相當根本解決方法將輸入數量信息 nonlocally; 即在正在考慮中的狀態的全球拓撲屬性。 物理系統仅非常有限的選件類為這樣拓撲量子計算是適當的,并且 SRO 可能是他們中的一個,在某些條件在它條件下實現。 一个非常重要這樣情況精密地是半數量漩渦的存在,如建議由 Budakian 實驗」。

來源: http://illinois.edu/

Last Update: 26. January 2012 13:19

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