Ученые из МФТИ обнаружили, что протекание тока в приборах на двухслойном графене происходит благодаря квантовому эффекту межзонного туннелирования. Открытие может стать основой для создания электронных приборов нового типа — энергоэффективных переключателей, химических и биологических сенсоров, а также детекторов излучения. Результаты исследования опубликованы в ведущем научном журнале Nano Letters. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 21-79-20225) и Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (грант № ФСМГ-2021-0005). Базовым блоком всей современной полупроводниковой электроники является p-n-переход. С точки зрения химической технологии, это контакт двух областей в полупроводнике с примесями разной валентности, подобный границе раздела белого и темного шоколада в торте.
Архив рубрики: Наука
Режим квантового туннелирования позволил замедлить химическую реакцию и проверить правильность квантовых расчетов
Иллюстрация: Harald Ritsch / Universität Innsbruck. Австрийские физики измерили константу скорости для переноса протона от молекул водорода к анионам дейтерия в режиме квантового туннелирования. Получившееся значение — (5,2 ± 1,6)×10−20 кубического сантиметра в секунду — побило рекорд по «медленности» химических реакций, чью кинетику удалось исследовать экспериментально. Результаты опытов оказались в согласии с квантовыми расчетами из первых принципов при учете потерь анионов водорода. Исследование опубликовано в Nature. Взаимопревращения молекул — это квантовый по своей природе процесс. Одним из его признаков может быть туннелирование реактантов через энергетический барьер, если температура реакции недостаточно велика. На практике для большинства химических процессов этим явлением можно пренебречь,
Резонанс позволил охладить стеклянную наночастицу на оптическом пинцете в двух из трех направлений
Иллюстрация: Johannes Piotrowski et al. / Nature Physics, 2023. Физики из Австрии, ОАЭ и Швейцарии смогли охладить стеклянную наночастицу, подвешенную в оптическом пинцете, до населенности около 0,8 в двух из трех направлениях колебания. Для этого им потребовалось поместить частицу в резонатор и настроить его на резонанс с антистоксовыми компонентами рассеяния света. В перспективе авторы планируют добиться полного охлаждения колебательных мод, что поможет сделать точнее приложения на основе оптической левитации. Исследование опубликовано в Nature Physics. Повседневный опыт человека хорошо описывается классической механикой, в которой тела могут обладать произвольными импульсами и координатами. Физика атомов и молекул, напротив, подчиняется законам квантовой механики.
Десятисекундное хранение ион-фотонной запутанности в кубите памяти продемонстрировано британскими физиками
Иллюстрация: P. Drmota et al. / Physical Review Letters, 2023. Недавно Британские физики смогли продемонстрировать десятисекундное хранение ион-фотонной запутанности в кубите памяти, перенесенной на него с узлового кубита. За это время узловой кубит успел запутаться с новым фотоном. В перспективе это позволит строить квантовые сети на основе ионов и фотонов. Исследование опубликовано в Physical Review Letters. Распределенные квантовые вычисления или коммуникации невозможны без создания квантовых сетей. Их базовая архитектура включает в себя узловые кубиты, которые запутываются друг с другом посредством кубитов-переносчиков. Перспективной физической платформой для этого стало ион-фотонное решение. Ионы — рекордсмены по времени хранения квантовой информации, а передача запутанности между двумя узлами в такой сети достигла 230 метров.
Имитацию ферромагнитного и антиферромагнитного порядка в системе спинов провели на массиве ридберговских атомов
Иллюстрация: Cheng Chen et al. / Nature, 2023. Физики использовали атомы в двумерной оптической решетке для симуляции ферромагнитного и антиферромагнитного порядка в системе спинов. Для этого они возбуждали их в ридберговские состояния и кодировали спиновые степени свободы с помощью разных уровней, воссоздав таким образом XY-модель. Исследование опубликовано в Nature. Сложные формы упорядоченного магнетизма — ферромагнетизм или антиферромагнетизм — обусловлены взаимодействием атомных магнитных моментов, сидящих в определенных местах кристаллической решетки. Физики понимают, что магнитный порядок — это устойчивое состояние сложной системы многих тел, продукт дипольного взаимодействия.
Впервые изучены отдельные характеристики плазмон-поляритонной матрицы плотности
Иллюстрация: Sebastian Pres et al. / Nature Physics, 2023. Немецкие физики показали, что состояние возбужденного в резонаторе плазмон-поляритона должно описываться с помощью когерентного волнового пакета. Для этого они измеряли корреляционные спектры эмиссии электронов под действием релаксации плазмонов, возбужденных лазерными импульсами. Возникновение в спектрах сигнала, связанного с колебанием на утроенной частоте, свидетельствует, по мнению авторов, о когерентных биениях между двумя компонентами плазмонного волнового пакета, разделенных тремя шагами на энергетической лестнице гармонического потенциала. Другими словами, ученые получили доступ к одному из недиагональных элементов плазмон-поляритонной матрицы плотности. Исследование опубликовано в Nature Physics.
