Порядок в хаосе: Физики подтверждают 40-летнюю гипотезу о квантовых шрамах
Международная команда ученых, возглавляемая физиком из Калифорнийского университета в Санта-Крузе Джайро Веласко, подтвердила 40-летнюю гипотезу о том, что электроны в квантовом пространстве движутся по определенным орбитам, а не случайным траекториям. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
В эксперименте ученые наблюдали за движением электронов в графене, одном из самых тонких и прочных материалов. Используя сканирующий туннельный микроскоп, они создали ловушку для электронов и наблюдали за их движением, не вмешиваясь в процесс.
Теория квантовых шрамов была впервые предложена физиком из Гарварда Эриком Хеллером в 1984 году. Электроны, обладающие свойствами как частиц, так и волн, взаимодействуют друг с другом, формируя устойчивые орбиты, они и являются квантовыми шрамами. Такие «шрамы» позволяют частицам сохранять свои свойства при изменении положения в пространстве.
«Квантовые шрамы — это окно в удивительный мир квантовой механики. Они демонстрируют, как в хаосе может возникать порядок», — сообщил Джайро Веласко, руководитель исследования. — «Мы можем использовать их для передачи информации с минимальными потерями энергии, что приведет к созданию более мощных и экономичных электронных устройств».
Работа не только углубляет понимание квантового мира, но и открывает перспективы для создания технологий будущего.
Теперь команда ученых планирует использовать результаты исследования для создания наноустройств, способных управлять движением электронов.
Эти наноустройства могут кардинально изменить подход к разработке высокоскоростных вычислительных систем и квантовых коммуникационных сетей. Учитывая, что электроника и компьютерные технологии продолжают развиваться с невероятной скоростью, понимание орбитального движения электронов откроет новые горизонты для создания более эффективных и стабильных систем.
Команда Веласко намерена инициировать сотрудничество с инженерами и промышленными дизайнерами, чтобы превратить научные открытия в практические приложения. Один из наиболее перспективных направлений — это разработка квантовых процессоров, которые используют необычные свойства квантовых шрамов для выполнения сложных вычислений с беспрецедентной быстротой и точностью. Такой подход сможет ускорить обработку больших объемов данных в таких областях, как искусственный интеллект иBig Data, где эффективность и скорость обработки информации имеют первостепенное значение.
Кроме того, применения новых технологий могут охватить и область хранения информации. Квантовые устройства, использующие уникальные свойства графена и квантовых шрамов, могут создать революционные системы хранения, которые обеспечат не только большой объем, но и безопасность данных, минимизируя риск потери информации.
Веласко также поднимает вопросы о возможностях применения этих технологий в медицине и биотехнологиях. Возможность точного управления движением электронов может привести к созданию новых методов диагностики и терапии, улучшая взаимодействие медицинских приборов с клеточными структурами.
Однако перед учеными стоит множество задач, включая сложности в масштабировании разработок и проблемы, связанные с интеграцией новых материалов в существующие технологические процессы. Таким образом, работа команды вышла за рамки простых научных исследований и стремится к внедрению инновационных технологий в реальный мир.
«Это начало нового этапа в области квантовой механики и инженерии. Мы стоим на пороге научной революции, где границы между физикой, инженерией и информационными технологиями становятся всё менее четкими», — резюмировал Веласко, подчеркивая значимость своих открытий для будущих поколений. Научный мир с нетерпением ожидает новых результатов работы этого амбициозного коллектива, ведь, возможно, именно они станут основателями новой эры в технике.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
