Иллюстрация: Na Xin et al. / Nature; N + 1. Группа британских физиков совершила важное открытие в области изучения свойств графена. Они установили, что высококачественные образцы однослойного нейтрального графена демонстрируют мощный эффект гигантского магнитосопротивления. Характер зависимости продольного сопротивления от индукции магнитного поля оказался различным в режимах слабых и сильных полей. Ученые выявили, что в этих режимах дираковская плазма проявляет различную чувствительность к электрон-дырочным рекомбинациям, а следовательно, и к температуре. Для интерпретации экспериментально полученных результатов исследователи разработали новую модель магнитотранспорта в графене. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Nature. Магнитосопротивление – это явление, характеризующее зависимость электрического сопротивления материала от величины приложенного магнитного поля.
Архив рубрики: Наука
Изучение экстремально холодного состояния вещества: рассказ о четырех свежих исследованиях
Исследование экстремальных физических условий исторически служило катализатором для открытия новых закономерностей в физике. К примеру, сверхпроводимость при комнатной температуре, хотя и наблюдаемая, пока возможна лишь при колоссальном давлении, превышающем миллион атмосфер. Появление в конце XX века технологий охлаждения вещества до сверхнизких температур (микрокельвины и ниже) также привело к появлению нового направления в физике, посвященного изучению эффектов, возникающих в подобных условиях. Наиболее перспективные результаты сегодня демонстрируют эксперименты с ультрахолодными атомными газами, удерживаемыми в различных типах ловушек. Призначительная температурная редукция приводит к тому, что физические свойства газа начинают определяться квантовой статистикой, а именно суммой спинов всех составляющих атома частиц: электронов, протонов и нейтронов.
Имитацию ферромагнитного и антиферромагнитного порядка в системе спинов провели на массиве ридберговских атомов
Иллюстрация представлена: Cheng Chen et al. / Nature. Физики осуществили моделирование ферромагнитного и антиферромагнитного порядка в системе спинов с использованием атомов, расположенных в простой двумерной оптической решетке. Для этого они перевели атомы в ридберговские состояния и закодировали спиновые степени свободы посредством различных энергетических уровней, тем самым реализовав XY-модель. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Сложные типы упорядоченного магнетизма, такие как ферромагнетизм и антиферромагнетизм, обусловлены взаимодействием атомных магнитных моментов, локализованных в узлах кристаллической решетки. Ученые понимают, что магнитный порядок представляет собой устойчивое состояние сложной многочастичной системы, возникающее в результате дипольного взаимодействия.
Десятисекундное хранение ион-фотонной запутанности в кубите памяти продемонстрировано британскими физиками
Иллюстрация: P. Drmota et al. / Physical Review Letters. Совсем недавно британские физики показали десятисекундное хранение ионно-фотонной запутанности в кубите памяти, куда она была перенесена из узлового кубита. За это время узловой кубит успел запутаться с новым фотоном. Это достижение открывает перспективы для создания квантовых сетей на основе ионов и фотонов. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters. Для реализации распределенных квантовых вычислений или коммуникаций необходимо создание квантовых сетей. Их базовая архитектура предполагает наличие узловых кубитов, которые запутываются друг с другом посредством кубитов-переносчиков. В качестве перспективной физической платформы для этой цели рассматривается ионно-фотонное решение. Ионы обладают рекордным временем хранения квантовой информации, а передача запутанности между двумя узлами в такой сети достигла 230 метров.
Резонанс позволил охладить стеклянную наночастицу на оптическом пинцете в двух из трех направлений
Иллюстрация: Johannes Piotrowski et al. / Nature Physics. Группа физиков из Австрии, ОАЭ и Швейцарии достигла значительного прогресса в области полноценного охлаждения макроскопических объектов. В этой работе им удалось охладить очень простую стеклянную наночастицу, удерживаемую в оптическом пинцете, до состояния с очень низкой энергией колебаний (около 0,8 квантов) в двух из трёх направлений. Это достижение стало возможным благодаря использованию резонатора, настроенного на резонанс с антистоксовыми компонентами рассеяния света. В будущем исследователи планируют добиться полного охлаждения всех колебательных мод наночастицы. Такое охлаждение позволит повысить точность приложений, основанных на оптической левитации, что открывает новые возможности в области квантовой физики и нанотехнологий. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.
Режим квантового туннелирования позволил замедлить химическую реакцию и проверить правильность квантовых расчетов
Иллюстрация: Harald Ritsch / Universität Innsbruck. Австрийские физики осуществили измерение константы скорости всего переноса протона от самых простых молекул водорода к анионам дейтерия посредством квантового туннелирования. Полученное значение – (5,2 ± 1,6)×10−20 см³/с – установило новый рекорд по «медленности» химических реакций, кинетику которых удалось экспериментально исследовать. Результаты экспериментальных исследований оказались согласованными с квантовыми расчетами из первых принципов с учетом потерь анионов водорода. Данное исследование опубликовано в журнале Nature. Взаимопревращения молекул представляют собой по своей природе квантовый процесс, одним из проявлений которого может быть туннелирование реактантов через энергетический барьер при недостаточно высокой температуре реакции. На практике для большинства химических процессов этим явлением можно пренебречь, однако в данном случае квантовое туннелирование оказалось определяющим фактором.
