(文章來源:教育新聞網)
王繼剛可以將他的研究目標分解為幾句話:“發現和控制物質的量子態”。但是,它需要段落,類比,插圖,互聯網搜索以及愿意破譯“通過在量子臨界點附近進行非熱超快淬滅的非平衡量子相發現”的討論來理解這八個詞。即使是頭疼的人,王的工作對我們所有人來說都可能是一件大事。
利用量子物理學-原子級以下的粒子和能量-可以帶來更好的計算,傳感,通信和數據存儲技術。但是,像愛荷華州立大學的物理學和天文學教授,美國能源部艾姆斯實驗室的物理學家Wang之類的第一批研究人員需要提供有關量子世界的更多答案。在王的情況下,許多答案來自量子太赫茲光譜學,可以使電子可視化和操縱。
美國陸軍研究辦公室提供了為期三年,價值46.5萬美元的贈款,為王及其研究小組的光譜學研究提供了支持。
Wang和他的團隊基于這些研究宣布了三項發現:《自然材料》(Nature Materials)報道的第一篇論文描述了超快光子脈沖(激光每秒以萬億個循環的頻率閃爍)如何打開超導電性所隱藏的物質狀態,即無阻力的電流流動(通常在超冷溫度下) 。該發現演示了一種新的調諧旋鈕-物理學家稱為“量子猝滅”-用于非平衡材料的發現,例如在不改變溫度的情況下打開奇異的,隱藏的狀態。
第二篇在《物理評論快報》上發表,描述了太赫茲儀器如何跟蹤材料中的電子配對,揭示了一種新的,光誘導的長壽命物質狀態。第三篇報道在《自然光子學》上,描述了Wang和他的合作者如何使用超快閃光,可以像旋鈕一樣控制和加速超電流。閃爍破壞了平衡對稱性,因此觸發了禁止的量子振蕩,這是任何已知方法都無法實現的。
Wang有數位合作者為這項發現做出了貢獻:阿拉巴馬大學伯明翰分校的Ilias E. Perakis小組提供了理論模擬;威斯康星大學麥迪遜分校的Chang-Beom Eom組和愛荷華州立大學的Paul Canfield組貢獻了高質量的超導材料及其表征。
陸軍研究辦公室發現了量子技術的潛力:美國陸軍作戰能力發展司令部陸軍研究小組的成員,陸軍研究辦公室物理部門主任馬克·烏爾里希說:“王博士的工作正在揭示新的物理學,以及我們如何利用光來調用原本無法獲得的新特性?!睂嶒炇摇!肮庹T導的相位可以實現諸如光學計算,新穎的傳感器或控制光或電子的無法預料的方式之類的技術。”
王說,王實驗室的研究在凝聚態物理和材料科學領域大都是未開發的領域。因此,需要做更多的工作來消除知識障礙,以幫助推動量子技術及其高速通信能力的發展。Wang說:“我們希望使用這些工具-快速閃爍和高頻-探測1至10納米(即1至10億分之一米)的較小尺度?!薄拔覀冞€希望為量子計算界開發使用太赫茲光的控件。”
Wang的實驗室是如何開始所有這些工作的?這些有關量子發現和控制的思想從何而來?王說:“我一直著迷于通過開發新工具來發現新的物質狀態,尤其是那些那些困難甚至無法通過傳統方式訪問的狀態?!蓖跽f,這意味著溫度,壓力,化學成分或磁場的最小變化,以達到這些新的物質狀態,這些物質通常在平衡時不穩定,通常被傳統的測量方法所掩蓋,但在他的實驗中已穩定下來。
他也不會專注于偶然的發現,這些偶然的發現有時只是在實驗室中嘗試某些事情而發生的。Wang希望以一種可控的,合理的方式開發和應用精確而強大的實驗室工具,以發現隱藏在超導材料和其他復雜材料中的這些新的物質狀態。通過這樣做,他說他正在學習由實驗室儀器產生的這些強烈的太赫茲閃光,確實可以作為查找,穩定,探測和潛在控制這些奇異狀態及其獨特屬性的控制旋鈕。
他說:“我們已經建立了一種新方法,可以訪問并可能控制奇特的物質狀態?!?br /> (責任編輯:fqj)
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