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科学家通过闪光灯发现了控制物质的新量子态

独爱72H 来源:教育新闻网 作者:教育新闻网 2020-04-21 16:57 次阅读

(文章来源:教育新闻网)

王继刚可以将他的研究目标分解为几句话:“发现和控制物质的量子态”。但是,它需要段落,类比,插图,互联网搜索以及愿意破译“通过在量子临界点附近进行非热超快淬灭的非平衡量子相发现”的讨论来理解这八个词。即使是头疼的人,王的工作对我们所有人来说都可能是一件大事。

利用量子物理学-原子级以下的粒子和能量-可以带来更好的计算,传感,通信和数据存储技术。但是,像爱荷华州立大学的物理学和天文学教授,美国能源部艾姆斯实验室的物理学家Wang之类的第一批研究人员需要提供有关量子世界的更多答案。在王的情况下,许多答案来自量子太赫兹光谱学,可以使电子可视化和操纵。

美国陆军研究办公室提供了为期三年,价值46.5万美元的赠款,为王及其研究小组的光谱学研究提供了支持。

Wang和他的团队基于这些研究宣布了三项发现:《自然材料》(Nature Materials)报道的第一篇论文描述了超快光子脉冲(激光每秒以万亿个循环的频率闪烁)如何打开超导电性所隐藏的物质状态,即无阻力的电流流动(通常在超冷温度下) 。该发现演示了一种新的调谐旋钮-物理学家称为“量子猝灭”-用于非平衡材料的发现,例如在不改变温度的情况下打开奇异的,隐藏的状态。

第二篇在《物理评论快报》上发表,描述了太赫兹仪器如何跟踪材料中的电子配对,揭示了一种新的,光诱导的长寿命物质状态。第三篇报道在《自然光子学》上,描述了Wang和他的合作者如何使用超快闪光,可以像旋钮一样控制和加速超电流。闪烁破坏了平衡对称性,因此触发了禁止的量子振荡,这是任何已知方法都无法实现的。

Wang有数位合作者为这项发现做出了贡献:阿拉巴马大学伯明翰分校的Ilias E. Perakis小组提供了理论模拟;威斯康星大学麦迪逊分校的Chang-Beom Eom组和爱荷华州立大学的Paul Canfield组贡献了高质量的超导材料及其表征。

陆军研究办公室发现了量子技术的潜力:美国陆军作战能力发展司令部陆军研究小组的成员,陆军研究办公室物理部门主任马克·乌尔里希说:“王博士的工作正在揭示新的物理学,以及我们如何利用光来调用原本无法获得的新特性。”实验室。“光诱导的相位可以实现诸如光学计算,新颖的传感器或控制光或电子的无法预料的方式之类的技术。”

王说,王实验室的研究在凝聚态物理和材料科学领域大都是未开发的领域。因此,需要做更多的工作来消除知识障碍,以帮助推动量子技术及其高速通信能力的发展。Wang说:“我们希望使用这些工具-快速闪烁和高频-探测1至10纳米(即1至10亿分之一米)的较小尺度。”“我们还希望为量子计算界开发使用太赫兹光的控件。”

Wang的实验室是如何开始所有这些工作的?这些有关量子发现和控制的思想从何而来?王说:“我一直着迷于通过开发新工具来发现新的物质状态,尤其是那些那些困难甚至无法通过传统方式访问的状态。”王说,这意味着温度,压力,化学成分或磁场的最小变化,以达到这些新的物质状态,这些物质通常在平衡时不稳定,通常被传统的测量方法所掩盖,但在他的实验中已稳定下来。

他也不会专注于偶然的发现,这些偶然的发现有时只是在实验室中尝试某些事情而发生的。Wang希望以一种可控的,合理的方式开发和应用精确而强大的实验室工具,以发现隐藏在超导材料和其他复杂材料中的这些新的物质状态。通过这样做,他说他正在学习由实验室仪器产生的这些强烈的太赫兹闪光,确实可以作为查找,稳定,探测和潜在控制这些奇异状态及其独特属性的控制旋钮。

他说:“我们已经建立了一种新方法,可以访问并可能控制奇特的物质状态。”
(责任编辑:fqj)

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