جدیدکشف حالت کوانتومی جدیدی از ماده! Scientists Have Discovered a New Quantum State of Matter
کشف حالت کوانتومی جدیدی از ماده!
Scientists Have Discovered a New Quantum State of Matter
بلورهای مایع کوانتومی وجود دارند و به‌تازگی توسط گروهی از فیزیکدانان مرکز کلتک شناسایی شده‌اند.
——————————————————–
ترجمه از گروه ترجمه ایران مواد
حرفه ای ترین تیم ترجمه مهندسی مواد کشور
———————————————————
فیزیکدان‌های کلتک در انستیتوی اطلاعات کوانتوم و ماده، نخستین بلور مایع کوانتومی سه بعدی را کشف کرده‌اند. آن‌ها انتظار دارند این حالت جدید ماده بتواند، کاربردهایی در محاسبات کوانتومی فوق سریع داشته باشد. آن‌ها همچنین معتقدند که این کشف به‌منزله‌ی یک قطره از دریایی محسوب می‌شود که ما در اول راه اکتشاف آن هستیم.
مولکول‌های بلور مایع استاندارد، آزادانه و همانند مایع عادی جریان می‌یابند؛ اما مانند یک ماده‌ی جامد، جهت‌گیری خود را حفظ می‌کنند. بلورهای مایع می‌توانند به‌طور مصنوعی ساخته شوند؛ مانند بلورهای مایع صفحات نمایشگرها در ابزارهای الکترونیکی. این بلورها همچنین می‌توانند در طبیعت یافت شوند؛ مانند بلورهای موجود در غشاهای سلول‌های زنده.
بلورهای مایع کوانتومی نخستین بار در سال ۱۹۹۱ کشف شدند. مولکول‌های آن‌ها بسیار شبیه به بلورهای مایع معمول عمل می‌کند؛ اما الکترون‌های آن‌ها در محورهای خاصی خودشان را سامان می‌دهند.
الکترون‌های بلورهای مایع کوانتومی سه‌بعدی، بر اساس اینکه حول یک محور خاص چگونه جهت‌گیری کنند، خواص مغناطیسی متفاوتی از خود نشان می‌دهند.
از لحاظ عملی، این امر بدین معنا است که عبور جریان الکتریکی از این مواد، آن‌ها را به آهنربا تبدیل می‌کند یا اینکه قدرت و جهت میدان مغناطیسی آن‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد.
تیم پژوهشی انتظار دارد که بلورهای کوانتومی مایع سه‌بعدی، طراحی و ساخت چیپ‌های کامپیوتری پیشرفته‌تر را با کمک به دانشمندان علوم رایانه در بهره‌برداری از جهت اسپین الکترون سرعت ببخشند.
کشف بلورهای مایع کوانتومی سه‌بعدی به ما در ساخت کامپیوترهای کوانتومی نیز یاری خواهد رساند. این بلورها می‌توانند رمزگشایی کد و انجام محاسبات را با سرعتی بالاتر انجام بدهند؛ زیرا ذرات درگیر، ماهیتی کوانتومی دارند.
دستیابی به کامپیوترهای کوانتومی، چالشی بزرگ است؛ زیرا اثرات کوانتومی ظریف و ناپایدار هستند. آن‌ها به‌راحتی با برهم‌کنش با محیط اطرافشان از بین می‌روند یا تغییر می‌کنند.
این مشکل چگونه حل می‌شود؟ با استفاده از موادی به نام ابررسانای توپولوژیک. اینجا است که بلورهای مایع کوانتومی سه‌بعدی وارد می‌شوند. دیوید هسیه، استادیار فیزیک و محقق اصلی این پژوهش، در مصاحبه‌ای گفته است:
“بلورهای مایع کوانتومی دوبعدی به‌عنوان پیشروی ابررساناهای با دمای بالا معرفی شدند. بلورهای مایع کوانتومی سه‌بعدی هم می‌توانند پیشروی ابررساناهای توپولوژیکال باشند.”
جان هارتر، پژوهشگر پسادکترای آزمایشگاه هسیه و نویسنده اول مقاله‌ی این پژوهش در ژورنال ساینس، می‌گوید:
“اکنون به‌جای آن‌که در یافتن ابررساناهای توپولوژیک به شانس و اقبال تکیه کنیم، راهی عقلانی برای ساخت آن‌ها با استفاده از بلورهای مایع کوانتومی سه‌بعدی در پیش روی خود داریم. این قدم بعدی ما است.”
لینک ویدیوی مربوطه به خبر:
منبع: www.sciencealert.com
مترجم : امیر اشجاری
Scientists Have Discovered a New Quantum State of Matter
Quantum liquid crystals exist.
Caltech physicists at the Institute for Quantum Information and Matter have discovered the first 3D quantum liquid crystal.
This is a new state of matter they expect will have applications in ultrafast quantum computing, and the researchers believe this discovery is just the ‘tip of the iceberg’.
The molecules of standard liquid crystals flow freely as if they were a liquid, but stay directionally oriented like a solid. Liquid crystals can be made artificially, like those in display screens of electronic devices, or found in nature, like those found in biological cell membranes.
Quantum liquid crystals were first discovered in 1999; their molecules behave much like those in regular liquid crystals, but their electrons prefer to orient themselves along certain axes.
The electrons of the 3D quantum liquid crystals exhibit different magnetic properties depending on the direction they flow along a given axis.
Practically speaking, this means that electrifying these materials changes them into magnets, or changes the strength or orientation of their magnetism.
The research team expects that 3D quantum liquid crystals might advance the field of designing and creating more efficient computer chips by helping computer scientists exploit the direction that electrons spin.
The 3D quantum liquid crystal discovery could also advance us along the road toward building quantum computers, which will decrypt codes and make other calculations at much higher speeds thanks to the quantum nature of particles.
Achieving a quantum computer is a challenge, because quantum effects are delicate and transient. They can be changed or destroyed simply through their interactions with the surrounding environments.
This problem may be solved by a technique requiring a special material called a topological superconductor – which is where the 3D quantum liquid crystals come in.
“In the same way that 2D quantum liquid crystals have been proposed to be a precursor to high-temperature superconductors, 3D quantum liquid crystals could be the precursors to the topological superconductors we’ve been looking for,” Caltech assistant professor of physics David Hsieh, principal investigator on the new study, said in an interview for a Caltech press release.
“Rather than rely on serendipity to find topological superconductors, we may now have a route to rationally creating them using 3D quantum liquid crystals,” Hsieh lab postdoctoral scholar John Harter, the lead author of the new study published in Science, said in the press release.
“That is next on our agenda.”
دیدگاه کاربران