Ez a közös a fákban, a rákban és a karfiolban, most a kvantumanyagban is meglett
2021 / 04 / 04 / Justin Viktor
Ez a közös a fákban, a rákban és a karfiolban, most a kvantumanyagban is meglett
A szóban forgó dolog, mindenütt jelen van, de tényleg mindenütt. A létrejöttét szabályozó törvények megtalálhatók az egész természeti világban. Az ananászokban, a jégkristályokban, a folyók deltáiban, vagy az emberi test ereiben is. Az anyatermészet nagyszerű designer, és mostantól egyel kevesebb nagy titka van.

Fraktálok

Fraktálnak hívunk minden olyan geometriai mintát, mely ismétlődően előfordul, különböző méretben és méretskálán, ugyanazon a dolgon belül. Ez az „ön-hasonlóság” az egész természetben megmutatkozik, például egy hópehely szélein, egy folyóban és mellékágaiban, a páfrány leveleinek erezetében, és a villámok által rajzolt elektromos ív alakjában.

A fraktálok hiperhatékonyak, lehetővé teszik a növények számára, hogy maximalizálják a napfénynek való kitettséget a szív- és érrendszernek pedig, hogy a lehető leghatékonyabban szállítsa az oxigént a test minden részébe.

Domének

A mágneses domén egy olyan tartomány a mágneses anyagon belül, melyben a mágnesezés egységes irányú. Ez azt jelenti, hogy az atomok egyes mágneses momentumai egymáshoz igazodnak, és ugyanabba az irányba mutatnak. A Curie-hőmérsékletnek nevezett hőmérséklet alá hűlve egy ferromágneses anyag mágnesezettsége spontán módon sok kis területre oszlik, az úgynevezett mágneses doménekre.

Az egyes tartományokon belüli mágnesezettség egységes irányba mutat, de a különböző tartományok mágnesezése különböző irányokba mutat. A mágneses doménszerkezet felelős a ferromágneses anyagok, például a vas, nikkel, kobalt és ötvözeteik, valamint ferromágneses anyagok, például ferrit viselkedéséért.

Az MIT fizikusai most először fedeztek fel fraktálszerű mintázatokat egy kvantum-anyagban, a neodímium-nikkel-oxid avagy NdNiO3-ban, ami furcsa elektronikus vagy mágneses viselkedést mutat a kvantumos, atomi léptékű hatások eredményeként.

A ritkaföldfém-nikkel, paradox módon hővezetőként és szigetelőként is működhet, a hőmérsékletétől függően, és mágneses is, bár mágnesességének orientációja nem egyenletesen oszlik el az anyagon belül, inkább egyfajta mágneses domén-patchworkre hasonlít. Minden domén az anyag egy meghatározott mágneses tájolású területét képviseli, a domének mérete és alakja pedig az anyag régióin keresztül változhat. A kísérletekhez használt minták a genfi ​​egyetem Triscone laboratóriumából származtak.

Hibátlan kvantumszámítógép még nincs, de a hiba nem feltétlenül jelent hátrányt A hibamentes kvantumberendezés épp olyan ritka mint a gyémánt, de azért ez is létezik, és a két dolog között nem ez az egyetlen kapcsolat.

Fraktálok mindenütt

A fraktálszerű mintát az anyag mágneses doménjeinek textúráján belül fedezték fel. Megállapították, hogy a doménméretek megoszlása ​​lefelé mutató lejtőre hasonlít, ami nagyobb számú kis méretű domén-területet és kisebb mennyiségű nagyméretű domén-területet tükröz. Ha a kutatók a teljes eloszlás bármely részét kinagyították, akkor ugyanazt a csökkenő mintát találták, nagyobb számú kisebb és kisebb számú nagyobb doménnel. 

Mint kiderült, ugyanez az eloszlás ismételten megjelenik az anyagban, függetlenül a mérettartománytól vagy a méretaránytól melyen megfigyelik, és a tulajdonságban a kutatók fraktál jelleget találtak.

"A domain mintázatot eleinte nehéz volt megfejteni, de miután elemeztük a domain eloszlás statisztikáját, rájöttünk, hogy annak fraktál-jellege van" - mondja Riccardo Comin, az MIT fizikai adjunktusa. - “Teljesen váratlan volt, szerencsés véletlen.”

Kvantumszámítógép szobahőmérsékleten Szobahőmérsékleten működő kvantumkapuk, összefonódás, szilárdtest üregekben csapdázott fotonok, egyszóval minden, ami ahhoz kell, hogy egyszer végre kiszabaduljanak a kvantumszámítógépek a túlméretezett fridzsiderekből.

Mire jó mindez?

Na de mi lehet a gyakorlati haszna mindennek? A neodímium-nikkel-oxidot különféle alkalmazásokhoz, többek között a neuromorf eszközök - a biológiai idegsejteket utánzó mesterséges rendszerek - lehetséges építőelemeként tartják számon. Ahogy az idegsejt lehet aktív és inaktív is, a kapott feszültségtől függően, az NdNiO 3 is lehet vezető vagy szigetelő. Comin szerint az anyag nanoméretű mágneses és elektronikus textúráinak megértése elengedhetetlen ahhoz, hogy hasonlóan viselkedő egyéb anyagokat tervezhessünk.

Mint ahogy gyakran előfordul, a kutatók most is röntgensugarakat használtak az anyag mágneses tulajdonságainak vizsgálatára, ez esetben alacsony energiájú röntgensugarakkal (lágy röntgensugarakkal) vizsgálták az anyag mágneses sorrendjét és konfigurációját. A vizsgálatokat a National Synchrotron Light Source II segítségével végezték el a Brookhaven Nemzeti Laboratóriumban, egy hatalmas, gyűrű alakú részecskegyorsítóban. Az így előállított lágy röntgensugarak fénysugarai az anyagok ma elérhető legfejlettebb jellemzésének eszközei.

A kutatók kifejlesztettek egy olyan új röntgen-fókuszáló lencsét is, melyet a világítótornyokban évszázadok óta használt megoldások alapján hoztak létre.

Isten konzolja, a kvantumszámítógép A kvantumfizika már eddig is alaposan felforgatta az életünket, szinte az összes mai elektronikai eszközünk és berendezésünk erre épül és ma is egy kvantumforradalom küszöbén állunk, szám szerint ez lehet majd a második ilyen a történelemben, és korántsem az utolsó.

Miniatürizált Fresnel-lencse

Új röntgenszondájuk a Fresnel-lencsére épül, ami egy összetett lencse mely számos üveglencséből készül oly módon elrendezve, hogy azok egyetlen ívelt lencseként működjenek. A világítótornyokban a Fresnel lencse több méteres is lehet, és arra használják, hogy a nagy fényerejű fényforrás által előidézett diffúz fényt egy irányított nyalábba fókuszálják, mely a hajókat irányítja a tengeren. Comin csapata hasonló lencsét gyártott, bár sokkal kisebb, körülbelül 150 mikron szélességben, hogy egy több száz mikron átmérőjű, körülbelül 70 nanométer széles lágy röntgensugarat fókuszáljon.

"Ennek a szépsége az, hogy a geometriai optika olyan koncepcióit használjuk, melyek évszázadok óta ismertek, és amelyeket világítótornyokban alkalmaztak, csak tízezred méretűre csökkentjük őket"

- mondta el Comin. Speciális röntgen-fókuszáló lencséjükkel a Brookhaven szinkrotron fényforrásával dolgozó kutatók a beérkező lágy röntgensugarakat egy vékony neodímium-nikkel-oxid filmre fókuszálták. Ezután a sokkal kisebb, nanoszkópikus röntgensugarat irányították a mintára, hogy pontról pontra feltérképezzék a mágneses domének méretét, alakját és orientációját. 

Nyílt hozzáférésű kvantumszámítógép A ma még nagyon ritka és nehezen elérhető felhő-alapú kvantumszámítástechnika egyre inkább a kvantumfeldolgozáshoz való hozzáférés alapvető módszerének számít. Most megérkezett az első nyílt hozzáférésű kvantumszámítás-kapacitás.

Váratlan kvantum-memória

Különböző hőmérsékleteken térképezték fel a mintát, megerősítve, hogy az anyag egy bizonyos kritikus hőmérséklet alatt mágnesessé vált, vagy mágneses doméneket képezett. E felett a hőmérséklet felett a domének eltűntek, és a mágneses rend gyakorlatilag törlődött. Érdekes módon, amikor a kutatók visszahűtötték a mintát a kritikus hőmérséklet alá, a mágneses domének szinte ugyanazon a helyen jelennek meg, mint korábban.

"Tehát kiderült, hogy a rendszernek memóriája is van. Az anyag megőrzi a mágneses bitek helyét. Ez is nagyon váratlan volt. Úgy gondoltuk, hogy egy teljesen új tartományeloszlást fogunk látni, de ugyanazt a mintát kaptuk meg újra, amivel indultunk, még akkor is, ha látszólag teljesen töröltük ezeket a mágneses biteket”

- mondta Comin. A kutatók ezek után megszámolták az adott méretű domének számát, és számukat a méret függvényében ábrázolták. A kapott eloszlás lefelé irányuló lejtőre hasonlított, és ezt a mintát újra és újra megtalálták, függetlenül attól, hogy melyik méretű domén-tartományra koncentráltak. "A legszembetűnőbb az volt, hogy ezek a mágneses minták fraktál jellegűek voltak" - mondja Li.

A megállított fény tárolása és mozgatása egy kvantumfizikai áttörés nyomán A fényt már sok mindenre rávettük, amit korábban lehetetlennek tartottunk. Meghajlítottuk, visszavertük, lelassítottuk, és a kutatók most annak is megtalálták a módját, hogy csapdába ejtsék a fényt, fizikailag tetszés szerint mozgassák, majd újra útjára engedjék.

Az anyag mágneses doménjeinek jobb megértése a nano-méretskálán, és a memória-jelenségek felfedezése hasznos lehet a mesterséges idegsejtek és rugalmas, mágneses adattároló eszközök létrehozásához.

"Hasonlóan a merevlemezek forgó mágnesezett tányérjaihoz korongjaihoz, elképzelhető, hogy ezekben a mágneses tartományokban is képesek lennénk információkat tárolni. Ha az anyagnak van egyfajta memóriája, akkor van egy olyan rendszerünk, ami robusztus védelemmel rendelkezik a külső zavaró hatások ellen, így az információ még akkor sem veszik el, ha például hőnek van kitéve" - summázta a jövő lehetőségeit Comin.

A kutatást egy nemzetközi csoport végezte, melyben az MIT, a Brookhaven Nemzeti Laboratórium (BNL), a Genfi Egyetem, a Purdue Egyetem és a Zürichi Egyetem kutatói vettek részt, és az amerikai Nemzeti Tudományos Alapítvány és a Sloan Research Fellowship támogatta.

(Forrás: Sciencealert Kép: Unsplash)

Ez is érdekelhet:

Meglepő kvantumhatást figyeltek meg, meglepően nagy méretskálán A kvantumos világ jelenségei jellemzően csak mikroszkopikus méretekben figyelhetőek meg és a kísérletek is ezen a méretskálán zajlanak, hiszen ha növelni kezdjük a méreteket, akkor a BEC-ekhez jutunk, melyek  áthidalják a kvantummechanika által irányított mikroszkopikus sík, és a makroszkopikus világ közötti szakadékot, ahol már nincsenek kvantumos jelenségek. Na ez a tétel sérült, egy új felfedezés nyomán.

Az Európai Szabadalmi Hivatal elutasította a világ első MI feltalálóját, (pedig két szuper ötlete is volt) Az európai szabadalmi hatóságok elutasították egy MI hivatalos feltalálóként való regisztrálásának kísérletét.

Kutatók létrehozták az első tartós, nagy távolságú kvantum-teleportációt A kutatás megalapozhatja a működőképes kvantum internetet, ami olyan hálózat lehet, melyben a qubitekben tárolt információt nagy távolságokon keresztül osztják meg kvantum-összefonódás útján, ami átalakíthatja az adattárolás, a precíziós érzékelés és a számítások elvégzésének területeit.


 


Igényes és férfias történeteket keresel? A Roadstert neked írjuk!
Olvass bele az egyik legszínvonalasabb hazai magazinba, szeretni fogod! A Roadster egy fantasztikus utazás az élet legjobb területein...
Kövesd a Rakétát a Facebookon is!
Kövess, üzenj, kommentelj a Rakéta Facebook oldalán!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.