Binibigyang pansin ng mga Siyentista ang Dalawang Atom na Pag-uusap: Mga Pakikipag-ugnay sa Magnetic Quantum

Ang impression ng artist ng eksperimento kung saan inilapat ang isang electric pulse sa isang titanium atom. Bilang isang resulta, ang magnetikong sandali nito ay biglang umiikot. Ang isang kalapit na titanium atom (kanan) ay tumutugon sa aksyon na ito, ngunit hindi makasabay sa mabilis na paggalaw. Samakatuwid, ang pagpapalitan ng impormasyon ng magnetikong kabuuan sa pagitan ng mga atomo ay pinasimulan. Credit sa Larawan: TU Delft / Scixel

Kung paano kumilos ang mga materyal ay nakasalalay sa mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng hindi mabilang na mga atomo. Maaari mong makita ito bilang isang malaking panggrupong chat kung saan ang mga atomo ay patuloy na nagpapalitan ng dami ng impormasyon. Ang mga mananaliksik mula sa Delft University of Technology, sa pakikipagtulungan sa RWTH Aachen University at sa Jülich Research Center, ay nagawang matakpan ang isang pag-uusap sa pagitan ng dalawang mga atomo. Ipinakita nila ang kanilang mga natuklasan sa: Agham Mayo 28, 2021.

Siyempre, hindi talaga nagsasalita ang mga atom. Ngunit nararamdaman nila ang bawat isa. Totoo ito lalo na para sa mga magnetic atoms. “Bawat isa atomo Dala nito ang isang maliit na magnetikong sandali na tinatawag na spin. Ang mga liko na ito ay nakakaapekto sa bawat isa, kagaya ng ginagawa ng mga karayom ​​ng kumpas kapag inilapit mo silang magkasama. “Kung pipilitin mo ang isa sa mga ito, magsisimula silang kumilos nang sama sa isang napaka-espesyal na paraan,” sabi ni Sander Otte, pinuno ng koponan na nagsagawa ng pagsasaliksik. Ngunit ayon sa mga batas ng mga mekanika ng kabuuan, ang bawat pagikot ay maaaring sabay na lumikha ng isang superposisyon sa pamamagitan ng pagturo sa iba’t ibang mga direksyon. Nangangahulugan ito na ang aktwal na paglipat ng impormasyong kabuuan, tulad ng isang uri ng pag-uusap, ay nagaganap sa pagitan ng mga atomo. “

Matalas na karayom

Sa isang malaking sukat, ang ganitong uri ng pagpapalitan ng impormasyon sa pagitan ng mga atomo ay maaaring humantong sa mga kamangha-manghang mga kaganapan. Ang isang klasikong halimbawa ay superconductivity: ang epekto kung saan ang ilang mga materyales ay nawala ang lahat ng resistensya sa elektrisidad sa ibaba ng isang kritikal na temperatura. Habang naintindihan nang mabuti para sa pinakasimpleng mga kaso, walang nakakaalam nang eksakto kung paano nangyayari ang epektong ito sa maraming mga kumplikadong materyales. Ngunit tiyak na ang mga pakikipag-ugnayan ng magnetikong kabuuan ay may mahalagang papel. Upang subukang ipaliwanag ang mga phenomena tulad nito, ang mga siyentista ay interesado sa kakayahang hadlangan ang mga palitan na ito; upang marinig ang mga pag-uusap sa pagitan ng mga atomo.

Sa koponan ni Otte, direkta nilang ginagawa ito: literal na inilalagay nila ang dalawang atomo sa tabi-tabi upang makita kung ano ang nangyayari. Posible ito salamat sa isang pag-scan ng tunneling microscope: isang aparato kung saan ang isang matalim na karayom ​​ay maaaring mag-imbestiga ng mga indibidwal na atomo at kahit na ayusin muli ang mga ito. Ginamit ng mga mananaliksik ang aparatong ito upang maglagay ng dalawang mga atomo ng titanium sa distansya na higit sa isang nanometer (isang milyong isang millimeter). Sa distansya na ito, mararamdaman ng mga atomo ang pagikot ng bawat isa. Kung paikutin mo ngayon ang isa sa dalawang pagliko, awtomatikong magsisimula ang pag-uusap.

Karaniwan ang baluktot na ito ay nagagawa sa pamamagitan ng pagpapadala ng mga sensitibong signal ng radyo sa mga atomo. Ang tinaguriang diskarteng ito ng pag-ikot, na kung saan ay lubos na nakapagpapaalala ng nagtatrabaho prinsipyo ng isang MRI scanner sa mga ospital, ay matagumpay na ginamit sa pagsasaliksik sa mga kabuuan na piraso. Ang tool na ito ay maaari ding gamitin ng Delft team, ngunit mayroon itong sagabal. “Masyadong mabagal,” sabi ng estudyante ng doktor na si Lukas Veldman, nangungunang may-akda ng magazine Agham pagsasahimpapawid “Halos hindi ka pa nagsimulang umiikot ng isang pagliko bago lumiko ang isa. Sa ganoong paraan, hindi mo maimbestigahan kung ano ang nangyayari kapag inilagay mo ang dalawang liko sa kabaligtaran na direksyon. “

Unorthodox na diskarte

Kaya’t sinubukan ng mga mananaliksik ang isang bagay na hindi pangkaraniwang: mabilis nilang binaligtad ang pagikot ng isa sa dalawang mga atom sa isang biglaang pagsabog ng kasalukuyang kuryente. Nakakagulat, ang malupit na pamamaraang ito ay nagresulta sa isang magandang pakikipag-ugnayan sa kabuuan na ibinibigay ng libro. Sa panahon ng epekto, sumalpok ang mga electron sa atom, na sanhi ng pag-ikot ng atom. Otte: “Ngunit palagi naming ipinapalagay na ang sensitibong impormasyon sa kabuuan – ang tinatawag na pagkakapare-pareho – ay nawala sa prosesong ito. Pagkatapos ng lahat, ang mga electron ay hindi pantay: ang kasaysayan ng bawat elektron bago ang banggaan ay bahagyang magkakaiba, at ang kaguluhan na ito ay inilipat sa pag-ikot ng atom at sinisira ang pagkakaugnay-ugnay. “

Ang katotohanan na ito ay tila hindi ngayon ay sanhi ng ilang kontrobersya. Tila na ang bawat random electron, anuman ang kasaysayan nito, ay maaaring magpasimula ng isang pare-pareho na overlap: isang partikular na kumbinasyon ng mga pangunahing estado ng kabuuan na lubos na kilala at nabubuo ang batayan ng halos bawat teknolohiya ng kabuuan.

Perpektong superposisyon

“Ang lansihin ay depende ito sa tanong na tinanong mo,” sabi ng co-author na si Markus Ternes ng RWTH Aachen University at Jülich Research Center. “Binabaligtad ng elektron ang pag-ikot ng isang atom, na sanhi upang ituro, sabihin, sa kaliwa. Maaari mong makita ito bilang isang pagsukat sa pamamagitan ng pag-wipe ng lahat ng memory na kabuuan. Gayunpaman, ang sitwasyon na nagmumula sa mga tuntunin ng pinag-isang sistema na naglalaman ng parehong mga atomo ay hindi sa lahat ordinaryong. Ang bagong estado ay lumilikha ng isang perpektong superposisyon para sa dalawang mga atom na magkasama, pinapayagan ang impormasyon na palitan sa pagitan nila. Napakahalagang mangyari ito ay ang parehong mga pag-ikot ay nakakabit: isang kakaibang estado ng kabuuan kung saan nagbabahagi sila ng higit pang impormasyon tungkol sa bawat isa kaysa sa klasikal na posible. “

Ang pagtuklas ay maaaring maging mahalaga para sa pagsasaliksik sa mga kabuuan na piraso. Marahil ay maiiwasan mong maging medyo hindi gaanong maingat kapag nagpapasimula ng mga estado ng kabuuan sa pananaliksik na ito. Ngunit para kay Otte at sa kanyang koponan, madalas na ito ang panimulang punto para sa mas magagandang mga eksperimento. Veldman: “Gumamit kami ng dalawang atomo dito, ngunit ano ang mangyayari kapag gumamit ka ng tatlo? O sampu o isang libo? Walang sinuman ang maaaring mahulaan ito, dahil ang lakas ng computing ay hindi sapat para sa naturang mga numero. Marahil isang araw ay makikinig tayo sa mga kwentong pag-uusap na hindi pa maririnig ng iba. “

Sanggunian: “Libreng pabago-pareho na ebolusyon ng pinag-isang atomic spin system na pinasimulan ng pagsabog ng electron” Lukas M. Veldman, Laëtitia Farinacci, Rasa Rejali, Rik Broekhoven, Jérémie Gobeil, David Coffey, Markus Ternes at Alexander F. Otte, Mayo 28, 2021, Agham.
DOI: 10.1126 / agham.abg8223

Pagpopondo: Netherlands Research Council (NWO), bigyan ng VICI

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang Koponan sa Underwater Archeology ay Nakahanap ng 9,000-Taong-Taong Mga Bato ng Artifact

Kredito: Unibersidad ng Texas sa Arlington Ang pangkat ng arkeolohiya sa ilalim ng dagat ay natagpuan ang mga sinaunang obsidian na natuklap na 2,000 milya...

Nabawasan ang Panganib sa Kanser Kabilang sa Mga Pasyente sa Pagkabigo ng Puso na Gumagamit ng Statins

Ang paggamit ng Statin ay na-link sa isang pinababang panganib ng cancer sa mga pasyente na may kabiguan sa puso. Kredito: European Heart...

Tagumpay sa Teknolohiya ng Ultrathin para sa Revolution ng Night Vision – “Ginawa Namin ang Hindi Makikita”

Sinabi ni Dr. Rosso Camacho Morales na ang mga mananaliksik ay "hindi nakikita, nakikita." May-akda: Jamie Kidston, Australian National University Hayaan may ilaw! ...

Kapag Kakulangan sa Trabaho ng mga empleyado, Nakakuha sila ng Paranoid – At Aggressive

Kung ang mga empleyado ay walang kapangyarihan sa lugar ng trabaho, maaari silang makaramdam ng mahina at paranoid. Sa halip, ang paranoia na...

Ang kabuuang solar eclipses ay nag-iilaw sa solar wind

Pinapayagan ng mga espesyal na filter na masukat ang mga siyentipiko ng iba't ibang mga temperatura sa corona sa panahon ng pangkalahatang mga eclipse...

Newsletter

Subscribe to stay updated.