科学家们首先发现了具有14个电荷的准粒子
时间:2019-03-26 11:25:36 来源:永泰新闻网 作者:匿名


以色列魏兹曼研究所的物理学家首次证实了具有1/4电荷的准粒子的存在。这一发现可能意味着创建更强大,更稳定的异构量子计算机的第一步。

早在20年前,科学家们首次预测量子霍尔效应环境中存在分数电荷。魏兹曼研究所的研究小组也在十多年前发现了分数收费。虽然电子是不可分割的,但如果将它们限制在半导体内的二维层,冷却到绝对零度以上的某个温度并暴露于垂直于该层的强磁场,它们可以用作独立的粒子—— - 准粒子行为,准粒子携带的电荷少于电子电荷。但到目前为止,科学家们发现这些电荷通常只是一个奇数的一个电子,如1/3,1/5等。

这种1/4电荷准粒子的发现是由于独特的精确设置和砷化镓的独特性质,砷化镓是研究人员生产的世界上最纯净的半导体材料。研究人员调整了二维层中的电子密度,将30亿个电子限制在1平方毫米的空间内,因此每2个磁通量就有5个电子。研究人员制造的设备就像一个平底沙漏,中间有一个薄腰,一次只允许少量带电粒子通过。由一些粒子通过产生的“脉冲噪声”和其他粒子的反弹引起电流波动,这与通过的电荷数成正比,因此研究人员可以准确地测量准粒子的电荷数。

具有1/4电荷的准粒子的行为与具有奇数电荷的准粒子的行为完全不同,因此被科学家视为“拓扑量子计算机”的理论基础。当具有奇数电荷的电子,光子或粒子与另一粒子交换时,没有整体效果。相反,1/4电荷准粒子的位置交换可以编织保留粒子历史信息的“镊子”。对于基于拓扑理论的量子计算机,这些1/4带电粒子必须具有“非阿贝尔”特性,即编织顺序必须非常显着。观察这些微妙的特征是极其困难的。研究人员目前正在设计实验设备来测试这些功能。