Aastaid on õpilased õppinud, et ainel on neli jälgitavat olekut: tahked ained, vedelikud, gaasid ja plasma. Kuid tänu Cambridge'i ülikooli ja Oak Ridge'i riikliku labori füüsikute tööle tuleb teaduse õpikuid võib-olla värskendada täiesti uue ainefaasiga: „kvantketrusvedelik”.
Seotud sisu
- Antarktikas otsitakse eklusiivseid neutriine, mis loovad tohutul hulgal andmeid
Pärast aastakümneid kestnud otsinguid on teadlased paljastanud esimese vaatlusaluse tõendusmaterjali selle raske oleku kohta, mis on hiljuti dokumenteeritud ajakirjas Nature Materials. Siin on kolm asja, mida kvantkeermega vedeliku kohta teada tuleks:
See pole tegelikult vedelik
„Vedelik” kvantkere vedelikus on peaaegu ekslik. Erinevalt tuttavatest vedelikest nagu vesi, tähendab see sõna siin tegelikult seda, kuidas elektronid teatud harvadel tingimustel käituvad. Kõigil elektronidel on omadus, mida tuntakse spinina ja nad võivad pöörduda kas üles või alla. Üldiselt kipuvad materjali temperatuurid jahtudes selle elektronid pöörlema samas suunas. Kvantkerega vedelas olekus materjalide korral elektronid ei joondu kunagi. Tegelikult muutuvad nad järjest segasemaks isegi absoluutse nulli temperatuuril, vahendab Fiona MacDonald Science Alerti . See kaootiline, voolav loodus ajendas füüsikuid kirjeldama olekut vedelana.
See paneb elektronid lahku minema
Kõik universumi aatomid koosnevad kolmest osakesest: prootonitest, elektronidest ja neutronitest. Kui füüsikud leidsid, et prootonid ja neutronid koosnevad veelgi väiksematest osakestest, mida nimetatakse kvarkideks, on seni leitud, et elektronid on jagamatud. Umbes 40 aastat tagasi tegid teoreetilised füüsikud hüpoteesi, et teatavatel asjaoludel võivad teatud materjalide elektronid jaguneda kvartsosakesteks, mida nimetatakse “Majorana fermioonideks”, kirjutab Sophie Bushwick ajakirjale Popular Science .
Nüüd elektronid tegelikult ei lagune, nad lihtsalt käituvad nagu tegutseksid. Majorana fermioonide puhul on aga imelik see, et nad saavad kvanttasandil üksteisega suhelda justkui osakestena. Just see veider omadus annab kvantveislike vedelikele nende väärastunud omadused, kuna Majorana fermioonide vastastikune mõju hoiab selle settimast korrapärasesse struktuuri, kirjutab Bushwick.
Erinevalt sellest, kuidas vee molekulid jääks külmumisel korrastuvad, ei tähenda kvantketrusvedeliku jahutamine häireid.
Kvantkeerutusvedelikud võiksid aidata kvantarvuteid arendada
Nii võimsad kui kaasaegsed arvutid võivad olla, on nende kõigi toimingud kodeerivad teavet nullide ja nende järjestustena. Teisest küljest võiksid kvantarvutid olla teoreetiliselt märkimisväärselt võimsamad, kodeerides teavet subatomaatiliste osakeste abil, mis võivad keerduda mitmes suunas. See võimaldaks kvantarvutitel käivitada korraga mitu toimingut, muutes need tavaliste arvutitega võrreldes plahvatuslikult kiiremaks. Uuringu autorite sõnul võiks Majorana fermioneid ühel päeval kasutada kvantarvutite ehitusplokkidena, kasutades metsikult keerlevaid kvaasiosakesi igasuguste kiirete arvutuste tegemiseks. Kuigi see on endiselt väga teoreetiline idee, on tulevaste katsete võimalused põnevad.
