เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง นักฟิสิกส์ในเยอรมนีกล่าวว่าพวกเขาได้พบหลักฐานที่แน่ชัดสำหรับการมีอยู่ของ superfluidity ในก๊าซ 2D ที่เย็นจัดของเฟอร์มิออน การทดลองของพวกเขาเกี่ยวข้องกับการจำกัดอะตอมลิเธียมสองสามพันอะตอมไว้ในกับดักที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ และพวกเขากล่าวว่าการค้นพบนี้สามารถช่วยให้กระจ่างเกี่ยวกับบทบาทของมิติที่ลดลงในตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง
การทำความเข้าใจกลไกที่ยอมให้กระแสไฟฟ้า
ไหลโดยไม่มีความต้านทานภายในวัสดุที่กดทับด้วยแรงดันบรรยากาศและที่อุณหภูมิสูงถึง 133 K เป็นหนึ่งในความท้าทายที่โดดเด่นที่สุดในฟิสิกส์ของสสารควบแน่น แม้ว่านักวิทยาศาสตร์สามารถอธิบายกระบวนการเบื้องหลังความเป็นตัวนำยิ่งยวดที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าปกติได้ แต่พวกเขายังคงพยายามหาคำตอบว่าปรากฏการณ์นี้สามารถเกิดขึ้นได้อย่างไรที่อุณหภูมิสูงในสิ่งที่เป็นวัสดุ 2D โดยพื้นฐานแล้ว (ถ้วยประกอบด้วยชั้นของคอปเปอร์ออกไซด์) วัสดุที่มีมิติต่ำดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะผันผวนซึ่งป้องกันการเชื่อมโยงกันในระยะยาวซึ่งคิดว่าจำเป็นสำหรับความเป็นตัวนำยิ่งยวด
ก๊าซ 2D Fermi สามารถทำหน้าที่เป็นระบบแบบจำลองเพื่อพยายามและช่วยไขความลึกลับนี้ โดยมีความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งและปรับได้ระหว่างเฟอร์มิออนที่เป็นส่วนประกอบซึ่งสามารถเลียนแบบปฏิกิริยาในตัวนำยิ่งยวด ปรากฏการณ์ควอนตัมด้วยตาเปล่า เช่น การควบแน่นของโบส–ไอน์สไตน์เกี่ยวข้องกับโบซอนจำนวนมาก – อนุภาคที่มีการหมุนเป็นจำนวนเต็ม – มีอยู่ร่วมกันในสถานะควอนตัมเดียว ในทางตรงกันข้าม Fermions มีสปินครึ่งจำนวนเต็มและอยู่ภายใต้หลักการกีดกันของ Pauli ซึ่งขัดขวางไม่ให้อนุภาคหลายตัวใช้สถานะควอนตัมร่วมกัน แต่เฟอร์มิออนสามารถหลีกเลี่ยงข้อจำกัดนี้ได้โดยการจับคู่และรวมสปินเข้าด้วยกัน
ของเหลวยิ่งยวดอาศัยสถานะควอนตัมขนาดใหญ่
ของโบซอนเช่นกัน ซึ่งเกิดขึ้นที่อุณหภูมิต่ำมาก และทำให้ของเหลวที่เป็นปัญหาไหลโดยไม่มีความหนืด ในขณะที่ก๊าซ 3D Fermi นั้นเคยแสดงให้เห็นแล้วว่ามีความลื่นไหลสูง แต่มีเพียงหลักฐานทางอ้อมเท่านั้นที่รวบรวมได้สำหรับปรากฏการณ์ในก๊าซดังกล่าวที่จำกัดอยู่ที่ 2D แต่Lennart Sobireyและเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยฮัมบูร์กได้สังเกตเห็นความไหลล้นเกินในก๊าซ 2D Fermi ขอบคุณส่วนหนึ่งจากกับดักชนิดพิเศษที่พวกเขาแสดงให้เห็นในปี 2560
ศักยภาพของกล่องนักวิจัยทำการทดลองโดยใช้ก๊าซ Fermi ที่มีอะตอมลิเธียม-6 ประมาณ 6000 อะตอม เช่นเดียวกับการสาธิต 3D พวกเขาใช้ชุดเทคนิคทางแสงและแม่เหล็กเพื่อทำให้อะตอมเย็นลงเหลือเศษขององศาเหนือศูนย์สัมบูรณ์และยึดไว้กับที่ ความแตกต่างในครั้งนี้คือพวกเขาสร้างสิ่งที่เรียกว่าศักย์ของกล่อง โดยการโหลดก๊าซลงในโครงตาข่ายแสงที่สร้างโดยเลเซอร์สีน้ำเงินสองตัว สิ่งนี้จำกัดก๊าซไว้เป็นชั้นบางมากอย่างแน่นหนา ด้วยพลังงานที่จำเป็นในการเคลื่อนอะตอมในแนวดิ่งเกินพลังงานความร้อนและศักยภาพทางเคมีของก๊าซ
เพื่อตรวจสอบว่าก๊าซของพวกเขาเป็นซุปเปอร์ฟลูอิดหรือไม่ ทีมงานจึงหันไปใช้เกณฑ์ของรถม้า สิ่งนี้กำหนดว่าการกระตุ้นสามารถเกิดขึ้นได้ภายใน superfluid เมื่อมีการเคลื่อนไหวเหนือความเร็วต่ำสุดที่แน่นอนเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่งจะไม่มีการเสียดสีระหว่างซุปเปอร์ฟลูอิดกับสิ่งเจือปนที่เคลื่อนผ่านช้าไปกว่านี้
สิ่งเจือปนที่สร้างขึ้นโดยนักวิจัยมาในรูปของตาข่ายแสงเคลื่อนที่ พวกเขากำหนดลำแสงเลเซอร์สีแดงสองลำที่กึ่งกลางของกับดัก ดังนั้นจึงสร้างรูปแบบการรบกวนที่มีศักย์ไซน์ ด้วยการชดเชยความถี่ของลำแสงทั้งสองเพียงเล็กน้อย พวกเขาสามารถเคลื่อนตาข่ายผ่านแก๊สด้วยความเร็วที่แน่นอน
การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
พวกเขาทำเช่นนี้สำหรับช่วงความเร็วที่แตกต่างกัน และในแต่ละกรณีวัดการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของระบบ ซึ่งเป็นการวัดจำนวนการกระตุ้นที่ถูกสร้างขึ้น พวกเขาพบว่าเมื่อพวกเขาเพิ่มความเร็ว การเคลื่อนที่ยังคงไม่มีแรงเสียดทาน จนกระทั่งถึงค่าวิกฤต ณ จุดนี้การเคลื่อนไหวเริ่มสร้างความร้อน
นักวิจัยได้ดำเนินการตามขั้นตอนนี้ทั้งเมื่อเฟอร์มิออนมีปฏิสัมพันธ์อย่างรุนแรงเพื่อสร้างคอนเดนเสทของโบส–ไอน์สไตน์ และเมื่อพวกมันก่อตัวเป็นคู่คูเปอร์ที่มีพันธะที่อ่อนแอกว่า แม้ว่าการตอบสนองที่แม่นยำในทั้งสองสถานะจะแตกต่างกัน แต่ในทั้งสองกรณี พวกเขาสังเกตเห็นความเร็ววิกฤตที่ด้านล่างซึ่งการเคลื่อนไหวไม่มีแรงเสียดทาน นี้พวกเขากล่าวว่า “ถือเป็นหลักฐานสรุปของ superfluidity”
Carolina Parra ในห้องปฏิบัติการกับเพื่อนร่วมงานสองคนตัวนำยิ่งยวดเข้าสู่มิติใหม่ยิ่งไปกว่านั้น นักวิจัยพบว่า superfluidity ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ โดยการเตรียมแก๊สที่อุณหภูมิต่างกันและในแต่ละกรณีจะเคลื่อนตะแกรงผ่านแก๊สด้วยความเร็วต่างๆ กัน พวกเขาสังเกตเห็นว่าความเร็ววิกฤตเข้ามามีบทบาทที่อุณหภูมิต่ำแต่ไม่ได้อยู่ที่ความเร็วที่สูงขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ก๊าซผ่านการเปลี่ยนเฟสจากของไหลซุปเปอร์ฟลูอิดไปเป็นของเหลวปกติที่อุณหภูมิวิกฤต พวกเขากำหนดอุณหภูมิไว้ที่ 35 nK ซึ่งพวกเขากล่าวว่าเห็นด้วยอย่างมากกับการคาดการณ์ทางทฤษฎี
John Thomasแห่งมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ทแคโรไลนาในสหรัฐอเมริกา ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยนี้ ชี้ให้เห็นว่าการทดลองแสดงให้เห็นจุดสูงสุดที่ชัดเจนในความเร็ววิกฤตที่ครอสโอเวอร์จากคอนเดนเสทของ Bose–Einstein ไปจนถึงก๊าซ Fermi ซึ่งก๊าซอยู่ มีความสัมพันธ์กันอย่างแน่นแฟ้นที่สุด เขากล่าวว่า “ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของ superfluidity ในระบบ 2D แล้ว” เขาเสริมว่างานนี้เป็นการปูทางสำหรับการศึกษาผลกระทบของมิติ ซึ่งเขาชี้ให้เห็นว่าสามารถปรับจาก 2D เป็น 3D ได้อย่างราบรื่นโดยการลดความแข็งแกร่งของศักยภาพการจำกัด
เมื่อมองจาก qubit แรกในการตั้งค่านี้ แต่ละพัลส์ออปติคัลเดินทางผ่านไฟเบอร์ออปติก 60 ม. เพื่อไปถึง qubit ที่สอง แม้ว่าก่อนหน้านี้มีการ ใช้โปรโตคอลการวัดที่คล้ายคลึงกันบน qubits ซึ่งตั้งอยู่ใกล้เคียงกันมากภายในชิป 5 qubit ของ IBM การใช้งานกับ qubits ที่ห่างไกลเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเครือข่ายควอนตัมที่หน่วยความจำ qubit นั่งอยู่บนโหนดที่อยู่ห่างไกลของเครือข่าย “ตามแนวคิด งานที่ทำบนชิป IBM นั้นคล้ายกับงานของเรา” Emanuele Distanteผู้เขียนร่วมของการศึกษา MPQ อธิบาย “ความแตกต่างที่สำคัญคือเราวัด qubits ระยะไกลที่เชื่อมต่อผ่านไฟเบอร์ในเครือข่าย” เว็บตรง / บาคาร่าเว็บตรง
