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單電子近藤狀態(tài)活動(dòng)特征揭開(kāi) 有助研發(fā)量子存儲(chǔ)

發(fā)布時(shí)間:2011-07-07 作者: 來(lái)源: 瀏覽:313431

      據(jù)美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)網(wǎng)站報(bào)道,6月30日發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究成果,揭示了近藤效應(yīng)狀態(tài)下單個(gè)電子是如何與其周?chē)h(huán)境產(chǎn)生糾纏態(tài)的,這為研究近藤效應(yīng)提供了全新視角。此重大發(fā)現(xiàn)不僅有助于解決長(zhǎng)期困擾理論物理學(xué)家們的難題,還能幫助科學(xué)家們?cè)诒M可能小的空間內(nèi)存儲(chǔ)信息。這將開(kāi)辟出運(yùn)算能量的一個(gè)廣闊新領(lǐng)域,推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

  近藤效應(yīng)是日本科學(xué)家近藤淳首次發(fā)現(xiàn)的物理現(xiàn)象。按照通常的電阻理論,稀固溶體的電阻應(yīng)隨溫度下降而單調(diào)下降,最后趨于由雜質(zhì)散射決定的剩余電阻。但是自從1930年以來(lái),科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),某些摻有磁性雜質(zhì)原子的非磁性金屬的電阻溫度曲線在低溫下出現(xiàn)了一個(gè)極小值。1964年,近藤淳指出,電阻極小值的出現(xiàn),是與雜質(zhì)原子局域磁矩的存在相聯(lián)系的。他證明,在一定條件下,由自旋倒向交換散射引起的電阻率隨溫度下降而變大,而電子?聲子相互作用引起的電阻率隨溫度下降而變小,所以稀磁合金的總電阻在低溫下會(huì)出現(xiàn)電阻極小值。

  近藤效應(yīng)是電子與其周?chē)娮影l(fā)生非常復(fù)雜的糾纏引起的,目前的研究方法只能測(cè)量到近藤狀態(tài),無(wú)法獲知電子是如何與其周?chē)h(huán)境發(fā)生糾纏的。由來(lái)自美國(guó)、德國(guó)和瑞士科學(xué)家組成的研究團(tuán)隊(duì)利用激光散射技術(shù)探測(cè)到近藤狀態(tài)下的電子活動(dòng)。根據(jù)激光散射過(guò)的電子不同狀態(tài),他們推測(cè)出,電子能通過(guò)吸收不同顏色的激光來(lái)改變溫度,反射回來(lái)的激光能夠攜帶量子糾纏態(tài)的特征,從而可以觀察到電子與其周?chē)h(huán)境之間的關(guān)系。

  科研人員利用納米結(jié)構(gòu)的設(shè)備將電子捕捉在小凹槽里,從而將單個(gè)電子分離出來(lái)。但是凹槽中的電子只能保持有限的隔離,最終還是會(huì)跟周?chē)拇罅侩娮蛹m纏在一起。由于糾纏態(tài)的特殊性質(zhì),這一發(fā)現(xiàn)將對(duì)找到新的信息存儲(chǔ)和處理方法、有效應(yīng)對(duì)計(jì)算過(guò)程的不穩(wěn)定性打開(kāi)方便之門(mén),推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)的發(fā)展。

  該項(xiàng)目首席研究員、普林斯頓大學(xué)電子工程助理教授哈坎?圖雷賽說(shuō):“目前的計(jì)算機(jī)使用晶體管來(lái)存儲(chǔ)信息,未來(lái)能夠?qū)⑻幱诩m纏態(tài)的捕獲電子作為量子計(jì)算的基礎(chǔ)信息單元‘量子位’。量子位能夠存儲(chǔ)更多的信息,理論上量子計(jì)算機(jī)比晶體管機(jī)器體積更小、運(yùn)算速度更快?!?/P>

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