El RAMBO de los físicos de rampa revela un fenómeno magnético útil para la simulación cuántica և sentidos

A veces las cosas se vuelven un poco confusas: resulta que esto es exactamente lo que necesitas.

Ese fue el caso cuando aparecieron cristales de ortoperita en el laboratorio de la Universidad de Rice que estaban ligeramente desalineados. Estos cristales se convirtieron inadvertidamente en la base de un descubrimiento que debería responder a los investigadores que estudian la electrónica de espín. tecnología cuántica,

El físico de Rice Jun Unichiro Kono, un graduado de Takuma Makihara և, y sus colegas descubrieron una sustancia ortofaríngea, en este caso óxido de hierro ytrio, colocada en un campo magnético alto, mostrando una interacción extrema especialmente regulada entre los imanes en un cristal.

Las ortoperitas son cristales de óxido de hierro con la adición de uno o más elementos raros.

Los magnones son cuadriláteros, estructuras fantasmales que representan la excitación colectiva de la rotación de electrones en una red cristalina.

Lo que uno tiene que ver con el otro es la base del estudio que surge Comunicaciones de la naturaleza, donde Kono և y su equipo describen un acoplamiento inusual entre dos imanes, en el que prevalece la contra-resonancia, a través del cual los dos imanes ganan o pierden energía simultáneamente.

«Por lo general, cuando dos oscilaciones se combinan de manera resonante, una obtiene energía a expensas de la otra, lo que ahorra energía total», dice Cono.

Pero en el caso de un acoplamiento anti-resonancia (o inverso), dos oscilaciones pueden ganar o perder energía simultáneamente al interactuar con un vacío cuántico predicho por la mecánica cuántica en el campo de punto cero.

Piense en ello como un rompecabezas que se puede inclinar en el medio.

Makiharan Ma Los coautores de la Universidad de Hokkaido Kenji Hayashida և El físico de la Universidad de Kyoto Motoaki Bamba utilizó el descubrimiento para mostrar a través de la teoría la probabilidad de una compresión cuántica significativa en el estado fundamental de un sistema magneto-magneto combinado.

La magnitud de la magnitud asociada con la magnitud de la oscilación o el ruido puede ser suprimida por otra magnitud de ruido aumentado simultáneamente, dijo Conon. “Tiene que ver con el principio de incertidumbre de Heisenberg, que involucra una serie de variables, pero si intentas medir una con precisión, pierdes información sobre la otra. Si aprieta uno, aumenta la incertidumbre sobre el otro.

“Por lo general, para crear un estado de compresión cuántica, el sistema tiene que ser impulsado con un rayo láser. «Pero el sistema Takuma está comprimido desde el interior, es decir, se puede describir como ya comprimido», dijo. «Esta podría ser una plataforma útil para usar sensores cuánticos».

Makihara dijo que el estado único se logra como un fuerte campo magnético, como se usó antes. resonancia magnetica El par de campo se aplica a momentos magnéticos en átomos, en este caso ortoferitis. Hace que giren (o prefieran).

Da un campo poderoso. Kono Laboratory RAMBO, Rice Advanced Magnet with Broadband Optics – es un espectrómetro único desarrollado por el físico Hiroyuki Nojiri en la Universidad de Tohoku que permite a los investigadores detectar láseres de sobrevoltaje de campo magnético de alta magnitud desde cero absoluto hasta 30 pruebas.

“Solíamos decir, ‘¿Qué podemos estudiar con RAMBO?’ ¿Qué nueva física hay en este modo único? » dijo Makihara, ahora estudiante de posgrado en la Universidad de Stanford. «Las ortoferritas tienen esos imanes que cambian las frecuencias hasta 30 visualmente en modo terahercios. Las medidas iniciales no fueron muy interesantes.

«Pero luego obtuvimos cristales (cultivados por el físico de la Universidad de Shanghai Shixun Kao և y su equipo) que no tenían caras perfectamente paralelas», dijo. «Simplemente llegó a nuestro conocimiento entonces. Y un día, cargamos el cristal en el imán en un ángulo tal que el campo magnético no se aplicó a lo largo del eje del cristal.

«Esperábamos que la frecuencia del magneton simplemente aumentara con el campo magnético, pero cuando se inclinó, vimos una pequeña brecha», dijo Makihara. “Entonces, después de discutir este resultado con el profesor Bamba, exigimos abiertamente cristales que fueran cortados desde diferentes ángulos, los medimos, vimos este enorme grado de contramedidas. Es la firma del apego extremo «.

El posretardo siempre está presente en las interacciones de luz a sustancia, pero es pequeño en comparación con la interacción resonante predominante, dijeron los investigadores. Este no fue el caso cuando el Laboratorio Kono estudió ortoperitas.

Exponiendo el material alto campo magnético : inclinando el cristal, empujando la contra-resonancia hacia el campo, que fue igualado և incluso superó la resonancia.

Si se introducen campos magnéticos giratorios adicionales (por ejemplo, de una luz polarizada circular), los momentos preestablecidos interactúan fuertemente con los campos giratorios (campos abreviados), mientras que interactúan débilmente con los campos giratorios en direcciones opuestas (campos opuestos).

En la teoría cuántica, dice Bamba, estas llamadas interacciones recíprocas conducen a interacciones extrañas en las que los subsistemas de «luz» y «materia» pueden recibir o perder energía simultáneamente. La interacción entre momentos magnéticos և contracampos համարվում se considera anti-resonancia և generalmente tiene poco efecto. Sin embargo, en el sistema de combinación de material a sustancia estudiado en Rice, pueden predominar las interacciones anti-resonancia.

«La fuerza de las interacciones de rotación inversa y rotación conjunta generalmente se fija en el sistema.» Los efectos de las interacciones recíprocas siempre superan a las interacciones «, dijo Conon. “Pero este sistema es anti-intuitivo, porque hay dos fuerzas de acoplamiento fuertes, son increíblemente ajustables por la fuerza de la orientación del cristal, el campo magnético. Podemos crear una nueva situación en la que los efectos de las condiciones de contraataque sean más frecuentes que los de las condiciones recíprocas.

«En los sistemas de material ligero, cuando las frecuencias de la luz y la materia se igualan, se mezclan para formar polaridad», dijo. Nos pasa algo así, pero es «material». Magnon se hibridan dos modos. Hay una larga pregunta sobre qué sucede cuando el grado de hibridación se vuelve tan alto que incluso excede la energía resonante.

«En tal régimen, se predice que se producirán fenómenos exóticos debido a interacciones que contrarrestan, incluido el estado de vacío comprimido, la transición gradual a un nuevo estado, donde los campos estáticos aparecen automáticamente», dijo. «Y descubrimos que podemos lograr tales condiciones regulando el campo magnético».

El nuevo estudio estimuló los esfuerzos del equipo de Kono para observar el paso de la fase sobresaturada de Dicke, un fenómeno que podría crear un nuevo estado exótico de la materia եցնել llevar al avance de la transformación de la memoria cuántica և. El laboratorio encontró un enfoque prometedor en 2018 para realizarlo a través de una combinación de materiales, anunciando su descubrimiento. Ciencias:,

El hallazgo también sugiere que la ortoferitis en el campo magnético puede servir como un simulador cuántico, un sistema cuántico simple y altamente regulado que presenta un número más complejo y soluble de partículas que interactúan o un modo de parámetro moderadamente no disponible.

El acoplamiento magneto-magneto ajustable ortogonalmente se puede utilizar para visualizar la naturaleza extrema del estado híbrido combinado de material ligero, dijo.

Kono dijo que sus hallazgos también los harán buscar más materiales que muestren el efecto. «Los ortófitos raros son una gran familia de sustancias, solo hemos estudiado una», dijo.