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Wissenschaftler erstellen weltweit erstmalig Quanten-„Domänenwände“ im Labor

Und es könnte zu einer "robusteren Methode zum Speichern von Quanteninformationen" führen.

Die „Domänenwand“ wird durch die weiße Linie dargestellt. Kai-Xuan Yao/Universität Chicago

Wissenschaftler der University of Chicago konnten zum ersten Mal nach Belieben eine seltsame neue Art von Quantenobjekten namens "Domänenwände" erzeugen, die es ihnen ermöglichten, die Phänomene im Detail zu analysieren, eine Presseerklärung enthüllt.

Die neue Entdeckung kann der wissenschaftlichen Gemeinschaft helfen, exotische Quantenteilchen besser zu verstehen, was möglicherweise zur Entwicklung neuer zukünftiger Quantentechnologien führt.

Analyse von Quanten-„Domänenwänden“

In einem neuen Artikel, veröffentlicht in das TagebuchNatur, skizzierten die Forscher ihre Entdeckung eines seltsamen Phänomens, das in Atomen bei extrem niedrigen Temperaturen beobachtet wurde. Sie fanden heraus, dass sich Atomgruppen unter den richtigen Bedingungen in Domänen aufteilen und zwischen jeder dieser Domänen eine „Mauer“ bilden.

Obwohl Wissenschaftler diese Domänenwände zuvor in anderen Experimenten gesehen hatten, ist dies das erste Mal, dass sie zuverlässig erzeugt wurden, was eine genaue Beobachtung ermöglicht. Basierend auf ihren Beobachtungen sagten die Forscher, dass sich jede dieser Wände wie ein eigenes Quantenobjekt verhält, unabhängig davondie einzelnen Atome, die sie trennen.

Doktorand Kai-Xuan Yao, der Erstautor der Studie, verglich die Phänomene mit Sanddünen und sagte: „Es ist [als ob] es aus Sand besteht, aber die Düne verhält sich wie ein Objekt, das sich anders verhält als ein IndividuumSandkörner.“ Professor Cheng Chin, der Leiter der Studie, beschrieb die überraschenden Beobachtungen, die an diesen seltsamen Quantenobjekten gemacht wurden: „Wir haben viel Erfahrung mit der Kontrolle von Atomen“, sagte er. „Wir wissen, wenn man Atome nach rechts schiebt,sie werden sich nach rechts bewegen. Aber hier, wenn Sie die Domänenwand nach rechts schieben, bewegt sie sich nach links."

Untersuchung des überraschenden Verhaltens „emergenter Phänomene“

Die Domänenwände gehören zu einer Klasse namens „emergente Phänomene“, da sie einem neuen Gesetz der Physik zu folgen scheinen, das von der Tatsache bestimmt wird, dass sie aus vielen zusammenwirkenden Teilchen bestehen. Chins Wissenschaftlerteam hofft, dass ihre Forschung helfen kanneröffnen Möglichkeiten für neue Quantentechnologien, indem sie dieses Feld erweitern.“ „Es könnte Anwendungen für dieses Phänomen geben, wenn es darum geht, programmierbares Quantenmaterial oder Quanteninformationsprozessoren herzustellen – es kann verwendet werden, um eine robustere Methode zum Speichern von Quanteninformationen zu schaffen oder neue zu ermöglichenFunktionen in Materialien“, erklärte Chin. „Aber bevor wir das herausfinden können, ist der erste Schritt, zu verstehen, wie man sie kontrolliert.“

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Wie bei den meisten Durchbrüchen in der Quantenmechanik könnten die Früchte dieser neuen Beobachtung weitreichend sein, aber sie werden wahrscheinlich viele Jahre lang nicht zu sehen sein. Als Bezugspunkt weisen die Forscher darauf hin, dass die Grundlageder modernen GPS-Technologien stammten von Wissenschaftlern in den 1950er Jahren, die Einsteins Relativitätstheorie testeten. Quantencomputing ist ein mit Spannung erwarteter technologischer Sprung Das könnte die Art und Weise, wie wir mit der digitalen Welt interagieren, erheblich verändern und einer großen Anzahl von Bereichen, die bereits auf Daten als Währung angewiesen sind, möglicherweise revolutionäre Rechenleistung bieten.

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