Entdeckung eines unerwarteten Quantenübergangs in Indiumoxidfilmen.
Französische Forscher haben gerade Licht auf ein außergewöhnliches und seltenes Quantenphänomen geworfen Indiumoxid-Supraleiterbietet neue Perspektiven für die Zukunft der Quantenmaterialien.
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Ein seltener Quantenübergang, der von französischen CNRS-Forschern entdeckt wurde
Eine aktuelle Studie zeigt, dass stark ungeordnete Indiumoxid-Supraleiter einen Quantenphasenübergang erster Ordnung durchlaufen. Diese Art von Übergang, der durch eine plötzliche Änderung gekennzeichnet ist, kommt bei Supraleitern, bei denen es typischerweise zu allmählichen Übergängen zweiter Ordnung kommt, äußerst selten vor.
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Warum die Quantenphysik von Supraleitern erforschen?
Die Quantenforschung zu Supraleitern zielt darauf ab, revolutionäre Technologien für Computer und Kommunikation zu entwickeln. Der Schwerpunkt liegt auf der Schaffung supraleitender Qubits, den Grundbausteinen von Quantencomputern, die exponentiell schnellere Berechnungen als klassische Computer ermöglichen. Diese Forschung erforscht auch neue supraleitende Materialien, um die Leistung von Qubits zu verbessern, Energieverluste zu reduzieren und die Quantenkohärenz zu erhöhen. Darüber hinaus trägt diese Forschung zur Entwicklung hochempfindlicher Sensoren, einer verbesserten Stromverteilung und der Erforschung neuer grundlegender physikalischer Phänomene bei.
Supraflüssigkeitssteifigkeit in Frage
Die Supraflüssigkeitssteifigkeit, die den Widerstand eines supraleitenden Zustands gegenüber Phasenänderungen misst, spielt eine entscheidende Rolle für unser Verständnis der Supraleitung und ihrer Ausfälle bei Phasenübergängen. Im Gegensatz zu dem, was normalerweise beobachtet wird, zeigte die Studie einen unerwarteten und abrupten Abfall der Supraflüssigkeitssteifigkeit in Indiumoxidfilmen.
Fortgeschrittene Spektroskopietechniken
Um die inneren Eigenschaften dieser Materialien zu untersuchen, verwendeten die Forscher Mikrowellenspektroskopie. Mit dieser Methode konnten sie die Steifheit von Supraflüssigkeiten genau messen und dabei eher einen überraschenden und deutlichen Abfall als eine allmähliche Änderung beobachten.
-Sonderzustand der Cooper-Paare
Die Studie enthüllte auch ungewöhnliches Verhalten von Cooper-Paaren, Elektronenpaaren, die die Supraleitung ermöglichen. Die Einführung von Unordnung in das Material veränderte die Art und Weise, wie diese Paare interagieren, was zu einem Konflikt zwischen dem supraleitenden Zustand und einem neuen isolierenden Zustand namens isolierendes Cooper-Paar-Glas führte.
Pseudogap-Diät
Die Autoren der Studie fanden heraus, dass die kritische Temperatur, bei der Filme ihre supraleitende Kapazität verlieren, nicht mehr durch die Stärke der Elektronenkopplung, sondern vielmehr durch die Steifigkeit des Suprafluids selbst bestimmt wird. Dies weist darauf hin, dass das Material in einen Pseudolückenbereich eintritt, einen besonderen Zustand, in dem sich Elektronenpaare bilden, aber nicht koordinieren, um die Supraleitung aufrechtzuerhalten.
Implikationen und Potenzial
Dieser seltene Übergang und die neuen Erkenntnisse über die Steifigkeit von Supraflüssigkeiten und das Pseudolückenregime eröffnen vielversprechende Perspektiven für das Design neuer Quantenmaterialien, insbesondere in Hochtemperatursupraleitern, die für Quantentechnologien von entscheidender Bedeutung sind.
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Dieser Artikel untersucht einen seltenen Quantenphasenübergang in Indiumoxid-Supraleitern und beleuchtet grundlegende Veränderungen und unerwartete Entdeckungen, die die zukünftige Entwicklung fortschrittlicher Quantenmaterialien beeinflussen könnten.
Quelle: Natur
Mit Canva erstelltes Bildmaterial zur Darstellung des Artikels.
