Обнаружено новое электронное состояние вещества

Исследовательская группа Питсбургского университета объявила об открытии нового электронного состояния вещества. Их статья была опубликована в Science.

В металлических проводниках и полупроводниках ток движется хаотично. В сравнительно недавно открытых баллистических проводниках электроны движутся много быстрее и равномернее.

Лаборатория во главе с Джереми Леви изучала каналы баллистических проводников. В этом исследовании в качестве такой наноструктуры был выбран одномерный LaAlO 3/SrTiO 3. Измерения показали, что электроны в таких системах предпочитают связываться в ансамбли, а не передвигаться по отдельности.

«Открытие, которое мы сделали, показывает, что, когда электроны притягиваются друг к другу, они могут образовывать сгустки из двух, трех, четырех и пяти электронов, которые ведут себя как новые частицы», — подчёркивает Леви.

Поскольку группы электронов ведут себя, как отдельные частицы, новую форму электронного состояния можно представить, используя аналогию с протоном. Подобно тому как несколько кварков формируют протон, сгусток электронов представляет собой новый объект физики.

Экспериментальные данные были объяснены с помощью модели полностью согласующейся с квантовыми расчётами. Интересующимся открытым эффектом доступно видео (от авторов статьи) с объяснением на трёх разных уровнях сложности.

Примечательно, что порядок проводимости в баллистических проводниках соответствовал ряду треугольника Паскаля, одному из самых известных математических паттернов.

Исследователи утверждают, что это открытие может стать большим шагом в сторону практического применения многих квантовых явлений, а также помочь понять квантовую запутанность и явится ключом к созданию сверхбезопасного и быстрого интернета.

«Во время первой квантовой революции люди обнаружили, что мир вокруг них в основном регулировался законами квантовой физики. Это открытие привело к пониманию периодической таблицы, поведению материалов и помогло в разработке транзисторов, компьютеров, МРТ-сканеров и информационных технологий. Сейчас, в XXI веке, мы используем все странные предсказания квантовой физики. Когда вы говорите о приложениях, мы думаем о квантовых вычислениях, квантовой телепортации, квантовых коммуникациях, квантовом зондировании… идеи, которые используют свойства квантовой природы материи, которые были проигнорированы ранее», — говорит Леви.