科学家发现物质的一个新阶段——手性Bose-Liquid状态

南京大学的研究人员和马萨诸塞大学阿默斯特发现了一个新阶段的物质。发表在自然,观察这个新的“手性bose-liquid状态”是一个重要的一步描述量子物理学家的带电粒子在量子层面交互。

探索不同寻常的量子态

有三个古典物质的状态描述在日常生活中我们遇到的每一件事——固体、液体和气体。但在原子尺度,在极低的温度接近绝对零度,奇怪的新的量子态可以出现。

“你发现量子态的物质在这些边缘,” 说 研究的合著者季格兰Sedrakyan助理马萨诸塞大学阿默斯特学院的物理学教授。“他们比我们在日常生活中遇到的三个经典状态。”

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在传统系统中,高度可预测的行为和反应。如果你向一组别针,卷起一个保龄球保龄球就可以预见的打翻别针。但在所谓的沮丧的量子系统,接下来会发生什么。有无限的可能性

挫折时就会有很多不同的粒子之间的相互作用,努力战胜别人,导致难以建立真正的系统的基态。与系统无法休息,几乎任何事情都有可能发生。保龄球可能发射一个新的方向,例如,或莫名其妙地开始升空。

理论和实验物理学家,如Sedrakyan和他的同事们,沮丧的系统很感兴趣,因为研究粒子在这些边缘的场景交互可以告诉我们更多关于亚原子世界是如何工作的。最终,量子物理学家想描述所有可能的重要阶段,建立一个大的问题表现在我们的世界。

科学家工程师半导体“挫折机器”来研究量子态

在新发表的研究论文中,Sedrakyan和他的同事描述了工程的新双层半导体设备,可以作为“挫折机器”量子实验。

双分子层设备包含一个上层很富和较低的层,充斥着大量的“洞”这些电子占据。

漫游电子之间的不平衡和许多洞底部后系统中引发沮丧的状态。

“这就像抢椅子的游戏,“Sedrakyan说,“为了阻挠电子。不是每个电子都有一把椅子,他们现在必须争夺,在那里有许多可能性‘坐’。”

“在半导体双分子层的边缘,电子和空穴以同样的速度移动,“添加合著者Lingjie杜南京大学物理学院的教授。“这导致helical-like运输,可以进一步由外部磁场调制电子和孔通道逐渐分离在更高的领域。”

他们描述的新论文,当研究人员应用强有力的外部磁场在双分子层设备,他们可以观察一个新的手性边缘状态——手性bose-liquid状态——第一次。

手性bose-liquid状态

这个新发现量子态有几个特别显著的古怪。当量子物质的手性bose-liquid状态冷却到绝对零度,所有的电子礼物冻结在一种可预测的方法,以及任何紧急中性粒子将采用相同的自旋量子数。即使撞上另一个粒子的一个电子,或者另一个磁场介绍,这些自旋值不变化。

研究者也观察到一些远程量子纠缠在这个系统。这意味着,如果外部粒子碰撞粒子在这手性bose-liquid状态,所有其他粒子的状态将在一起以同样的方式作出反应。照片,保龄球的铅销和所有其他的针同时下降同样,即使他们自己没有被球销。

发现新的物质的状态

粒子的弹性的手性bose-liquid状态是特别感兴趣的研究人员。例如,他们认为,一天可以使用固定的旋转值编码为量子计算机数字数据容错方法。研究人员还说,他们的工作可以使研究类似的外来物质的状态的新方法。

参考:王R, Sedrakyan助教,王B,嘟,嘟RR。激子的拓扑顺序不平衡电子空穴影响。自然。2023:1-6。doi:10.1038 / s41586 - 023 - 06065 - w

这篇文章是一个返工的新闻稿马萨诸塞大学阿默斯特发行的。材料已经编辑的长度和内容。