Квантовые тайны мышьяка: открытие нового топологического состояния в элементарном твердом теле

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Мир квантовой физики, окутанный тайной и парадоксами, вновь преподносит сюрпризы. На этот раз ученые из Принстонского университета наткнулись на совершенно новый топологический эффект, скрытый в обычном, казалось бы, материале — мышьяке. Это открытие, подобно путеводной звезде, указывает на неизведанные области квантовой науки и техники, обещая революционные изменения в нашем понимании материи и ее свойств.

Автор: Designer

Представьте себе лабиринт, где электроны — крошечные частицы, составляющие основу электричества — не блуждают хаотично, а движутся по строго определенным маршрутам, словно следуя невидимым стенам. Эти «стены» — не физические барьеры, а особые квантовые состояния, определяющие топологию материала. Топология — это ветвь математики, изучающая свойства объектов, которые сохраняются при деформации, как, например, количество дырок в бублике. В квантовом мире топология проявляется в виде необычных электронных состояний, которые делают материал одновременно и изолятором, и проводником.

До сих пор ученые полагали, что такие топологические свойства проявляются лишь в сложных материалах, полученных путем смешивания различных элементов. Но открытие, сделанное в Принстоне, опровергло это представление. Оказалось, что обычный мышьяк обладает уникальным «гибридным» топологическим эффектом, сочетающим в себе два различных типа квантовых состояний. Это подобно тому, как если бы в лабиринте электронов вдруг появились не только стены, но и мосты, соединяющие разные его части.

«Никто не мог предсказать такое», — признается профессор М. Захид Хасан, руководитель исследования. — «Это открытие стало полной неожиданностью и настоящим сокровищем для квантовой физики».

В чем же уникальность этого открытия? Представьте, что вы создаете электронное устройство, где электроны движутся по краям материала, не встречая препятствий. Такие устройства, основанные на топологических материалах, обладают огромным потенциалом для создания сверхбыстрых и энергоэффективных компьютеров будущего. Но до сих пор их разработка упиралась в сложность создания материалов с нужными свойствами.

Открытие «гибридной топологии» в мышьяке — это прорыв, который может кардинально изменить ситуацию. Мышьяк — простой и доступный материал, что открывает новые перспективы для создания практических устройств на его основе.

«Мы видим в мышьяке новую платформу для разработки квантовых устройств, которые пока недоступны с использованием существующих материалов», — делится своими ожиданиями профессор Хасан.

Но на этом сюрпризы не заканчиваются. Ученые обнаружили, что топологические свойства мышьяка зависят от геометрии кристалла, что позволяет управлять движением электронов, создавая различные «маршруты» в квантовом лабиринте. Это открывает путь к созданию устройств с совершенно новыми функциональными возможностями.

«Мы только начинаем понимать всю глубину этого открытия», — признается профессор Хасан. — «Но уже сейчас ясно, что оно может привести к революционным изменениям в нашем мире».

Так, путешествие в квантовый лабиринт, начавшееся с неожиданного открытия, может привести к созданию сверхбыстрых компьютеров, энергоэффективной электроники и даже квантовых компьютеров, способных решать задачи, недоступные для современных машин. И все это благодаря простому и доступному материалу — мышьяку, который, как оказалось, скрывает в себе удивительные квантовые секреты.

1 комментарий

A
Элементарных твердых тел не бывает.
Не надо писать статейки на основе публикаций давно дискредитировавшего себя журнала «в натуре».

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Каким будет «сбалансированный середняк» Samsung Galaxy A36: все, что известно на данный момент

Тридцатая серия в линейке смартфонов Samsung Galaxy A традиционно предлагает не самые бюджетные характеристики по не слишком высокой цене. Компромиссы, на которые идет Samsung при разработке Galaxy...

Портативный фотопринтер Xiaomi Mijia AR Zink: обзор карманного гаджета для фотопечати со смартфона

Давно хотел эту штуку — карманный фотопринтер от Xiaomi, который выводит моментальную фотопечать на новый уровень. Забытые Полароиды и моментальные фотоаппараты Instax не могут такого,...

Как суслики спасли гору Сент-Хеленс? Невероятная история восстановления после извержения вулкана

Извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году стало катастрофой, оставившей после себя безжизненный ландшафт. Казалось, природа на многие годы будет зализывать раны, медленно и мучительно...

Шимпанзе лучше решают задачи, когда у них есть публика: исследование роли социального фактора

Мы, люди, существа социальные. Наше поведение, а порой и когнитивные способности, меняются в зависимости от того, наблюдаемы мы или нет. Вспомните, как волнуетесь перед публичным выступлением или...

Обзор мультитула DeWalt MT16: карманный помощник для поклонников марки и не только

Думаю мужикам, которых хоть раз держали в руках ручной или электрический инструмент, бренд DeWalt представлять особой необходимости нет. Однако, есть фанаты, которые стараются, по мере сил и...

Обзор бюджетного блока питания Formula V Line AP-550MM

На рынке представлен широкий ассортимент бюджетных блоков питания от различных производителей. Среди них хочу выделить тайваньскую компанию Formula V, которая предлагает устройства мощностью от 400...