Pajisja e re i afron shkencëtarët me zbulimin e materialeve kuantike

Studiuesit nga Universiteti i Nebraska-Lincoln dhe Universiteti i Kalifornisë, Berkeley, kanë zhvilluar një pajisje të re fotonike që mund t’i afrojë shkencëtarët me “gralin e shenjtë” të gjetjes së minimumit global të formulimeve matematikore në temperaturën e dhomës. Gjetja e asaj vlere matematikore iluzive do të ishte një përparim i madh në hapjen e opsioneve të reja për simulimet që përfshijnë materiale kuantike.

Shumë pyetje shkencore varen shumë nga aftësia për të gjetur atë vlerë matematikore, tha Wei Bao, asistent profesor i inxhinierisë elektrike dhe kompjuterike në Nebraskë. Kërkimi mund të jetë sfidues edhe për kompjuterët modernë, veçanërisht kur dimensionet e parametrave – që përdoren zakonisht në fizikën kuantike – janë jashtëzakonisht të mëdha.

Deri më tani, studiuesit mund ta bënin këtë vetëm me pajisje për optimizimin e polaritonit në temperatura jashtëzakonisht të ulëta, afër minus 270 gradë Celsius. Bao tha se ekipi Nebraska-UC Berkeley “ka gjetur një mënyrë për të kombinuar avantazhet e dritës dhe materies në temperaturën e dhomës të përshtatshme për këtë sfidë të madhe optimizimi”.

Pajisjet përdorin kuazi-grimca kuantike gjysmë të lehta dhe gjysmë-materies të njohura si ekciton-polaritone, të cilat së fundi u shfaqën si një platformë simulimi fotonik analoge në gjendje të ngurtë për fizikën kuantike si kondensimi Bose-Einstein dhe modelet komplekse të rrotullimit XY.

“Përparimi ynë mundësohet duke adoptuar perovskite halidi të rritur në zgjidhje, një material i famshëm për komunitetet e qelizave diellore, dhe duke e rritur atë nën izolim nano,” tha Bao. “Kjo do të prodhojë kristale të jashtëzakonshme të lëmuara njëkristalore të mëdha me homogjenitet të madh optik, të cilët nuk ishin raportuar më parë në temperaturën e dhomës për një sistem polaritoni.”

Bao është autori përkatës i një punimi që raporton këtë kërkim, të botuar në Nature Materials.

“Kjo është emocionuese,” tha Xiang Zhang, bashkëpunëtor i Baos, tani president i Universitetit të Hong Kongut, por që e përfundoi këtë kërkim si një anëtar i fakultetit të inxhinierisë mekanike në UC Berkeley. “Ne tregojmë se rrjeta rrotulluese XY me një numër të madh kondensatash të lidhura në mënyrë koherente që mund të ndërtohen si një rrjetë me madhësi deri në 10×10.”

Vetitë e tij materiale gjithashtu mund të mundësojnë studime të ardhshme në temperaturën e dhomës dhe jo në temperatura ultra të ftohta. Bao tha, “Ne sapo kemi filluar të eksplorojmë potencialin e një sistemi të temperaturës së dhomës për zgjidhjen e problemeve komplekse. Puna jonë është një hap konkret drejt platformës së simulimit kuantik të gjendjes së ngurtë të temperaturës së dhomës shumë të kërkuar.

“Metoda e sintezës së solucionit që raportuam me kontroll të shkëlqyeshëm të trashësisë për perovskite të mëdha halide ultra-homogjene mund të mundësojë shumë studime interesante në temperaturën e dhomës, pa pasur nevojë për pajisje dhe materiale të ndërlikuara dhe të shtrenjta,” shtoi Bao. Ai gjithashtu hap derën për simulimin e qasjeve të mëdha llogaritëse dhe shumë aplikacioneve të tjera të pajisjes, të paarritshme më parë në temperaturën e dhomës.

Ky proces është thelbësor në epokën shumë konkurruese të teknologjive kuantike, të cilat pritet të transformojnë fushat e përpunimit të informacionit, ndjeshmërisë, komunikimit, imazhit dhe më shumë.

Nebraska i ka dhënë përparësi shkencës dhe inxhinierisë kuantike si një nga sfidat e saj të mëdha. Ai u emërua një prioritet kërkimor për shkak të ekspertizës së universitetit në këtë fushë dhe ndikimit që mund të ketë kërkimi në fushën emocionuese dhe premtuese.