物理学家使用太赫兹闪光来揭示超导所隐藏的新物质状态。

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利用闪光灯摄影的物理等价物捕捉猎豹在全速冲刺中的每一个抽搐,研究人员已经使用超快光谱来可视化作为超导合金中物质隐藏状态的电子相互作用。

它需要光子的强烈的单周期脉冲-闪光-以太赫兹速度撞击冷却的合金-每秒万亿次循环-通过改变原子和亚原子水平上的量子相互作用来切换这个隐藏的物质状态。

然后需要一个第二太赫兹光来触发超快相机来拍摄物质状态的图像,当被充分理解和调谐时,有朝一日可能会对更快、无热量、量子计算、信息存储和通信产生影响。

这种新的切换方案和隐藏的量子相位的发现充满了概念和技术上的挑战。

为了发现固体、液体和气体以外的物质的新的、新兴的电子状态,今天的凝聚物质物理学家不再能够完全依赖传统的、缓慢的、热力学的调谐方法,例如改变温度、压力、化学成分或磁场,吉刚望说。美国爱荷华州立大学物理学和天文学教授,美国能源部艾姆斯实验室的一位教员。

王说:“什么是隐藏在超导状态下的巨大而开放的问题是普遍的,但却知之甚少。”“一些隐藏状态似乎无法用任何热力学调谐方法来访问。”

由研究人员开发的新的量子开关方案(他们称之为太赫兹光量子调谐)使用太赫兹频率的万亿分之一秒的短脉冲来选择性地轰击,而不加热,超导铌锡,在超低温可以导电。没有阻力的TY。闪光突然将模型化合物转换成隐藏的物质状态。

《自然材料科学》杂志刚刚发表了一篇描述这一发现的论文。王是相应的作者。主要作者是徐扬和Chirag Vaswani,爱荷华州物理学和天文学研究生。(见侧栏为其他合著者。)

在大多数情况下,异国情调的物质状态,如在这篇论文中描述的是不稳定的和短暂的。在这种情况下,物质的状态是亚稳态的,这意味着它不会衰减到一个稳定的状态,比其他更典型的物质的瞬态状态长一个数量级。

切换到隐藏量子态的快速速度可能与此有关。

“在这里,量子猝灭(变化)是如此之快,系统被困在一个奇怪的“高原”,不知道如何回去,”王说。“这个快速淬火,但非热系统,没有正常的地方去。”

王说,研究人员面临的另一个挑战是如何控制和进一步稳定隐藏状态并确定其是否适合量子逻辑运算。这可以让研究者利用隐藏状态来实现量子计算和奇异量子力学的基本测试等实用功能。

这一切都始于研究人员发现了一种新的量子开关方案,使他们能够获得新的和隐藏的物质状态。

王说:“我们正在创造和控制一种新的量子物质,不能通过任何其他手段来实现。”

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