ابررسانای کاگوم رکورد دمای شکست تقارن زمانی را می‌شکند
سیستم‌های کوانتومی به صورت مؤثر در شرایط عادی کار نمی‌کنند و معمولاً به تنظیمات دمای بسیار پایین نیاز دارند. این به این دلیل است که در دماهای بالاتر، انرژی حرارتی می‌تواند حالت‌های کوانتومی را مختل کند و منجر به بی‌نظمی یا از بین رفتن اثرات کوانتومی مطلوب شود.
با این حال، دانشمندان در حال توسعه ابررساناهایی هستند که سیستم‌های کوانتومی را در دماهای بالاتر کارآمدتر کنند. این امر برای قبول فناوری کوانتومی در مقیاس بزرگ بسیار مهم است.
تیمی از پژوهشگران مؤسسه پل شرر (PSI) در سوئیس به موفقیتی مهم در این مسیر دست یافته‌اند. با استفاده از ابررسانای کاگوم (RbV 3 Sb 5 ), آنها شکست تقارن زمانی (TRS) را در دمای 175 کلوین (-144.67 °F یا -98 °C) به دست آورده‌اند.
«تحقیقات ما یک ابررسانای کاگوم RbV3Sb5 را به عنوان سیستمی با بالاترین دمای شکست تقارن زمانی، به دمای 175 K، شناسایی می‌کند,» نویسندگان مطالعه یادآوری می‌کنند .
این دما ممکن است برای شما سرد به نظر برسد اما واقعاً برای پدیده‌های کوانتومی مانند شکست تقارن زمانی که معمولاً در دمای -351.67 °F اتفاق می‌افتد، گرم به حساب می‌آید.
چگونه کاگوم تقارن زمانی را می‌شکند؟
اعتقاد بر این است که قوانین فیزیک حتی زمانی که شما زمان را معکوس می‌کنید ، همانند باقی می‌مانند. این مفهوم به عنوان تقارن زمانی شناخته می‌شود. با این حال، در برخی مواد، مانند سیستم‌های کوانتومی خاص، این تقارن می‌تواند شکسته شود و باعث می‌شود سیستم به گونه‌ای متفاوت عمل کند که زمان در جهت معکوس حرکت کند.
این شکست تقارن زمانی مهم است زیرا می‌تواند به حالات کوانتومی غیرمعمول و مفید منجر شود که می‌توانند تکنولوژی‌های جدید را باز کنند، کنترل بیشتری بر سیستم‌های کوانتومی ارائه دهند و احتمالاً عملکرد دستگاه‌های کوانتومی را بهبود بخشند.
در مورد RbV 3 Sb 5، این ماده در دمای -456 °F (دو کلوین) ابررسانا است. با این حال، می‌تواند پدیده‌های کوانتومی را در دماهای بسیار بالاتر تسهیل کند. به عنوان مثال، الکترون‌های این ماده به حالتی از ترتیب بار وارد می‌شوند (یعنی در یک الگوی خاص مرتب می‌شوند)، که اثر مغناطیسی تولید می‌کند که TRS را در دمای -144.67 °F می‌شکند.
«مشاهده اینکه سیگنال شکستن TRS در سطح RbV 3 Sb 5 در دمای بالاتری از آغاز ترتیب بار رخ می‌دهد، یک جنبه جالب و جدید از فیزیک در این مواد را نشان می‌دهد,» نویسندگان مطالعه گفتند.
این شکست تقارن زمانی قابل تنظیم است
با استفاده از RbV 3 Sb 5، نویسندگان مطالعه موفق به شکستن تقارن زمانی در دمایی بیش از دو برابر آنچه که قبلاً لازم بود، شدند. البته، -144.67 °F هنوز یک تنظیم افراطی را نشان می‌دهد اما نیاز به انرژی کمتری برای عملکرد TRS در این دما دارد.
آنچه در اینجا مهم است این است که شکست TRS فقط در دمای بالاتر رخ نمی‌دهد، بلکه بسته به عمقی که به داخل ماده می‌روید، تغییر می‌کند - از سطح به داخل.
این بدین معناست که ما می‌توانیم رفتار ماده را بر اساس نیازهای یک سیستم کوانتومی تنظیم کنیم. توانایی کنترل این ویژگی‌ها در دماهای عملی‌تر برای استفاده از اثرات کوانتومی در فناوری‌های دنیای واقعی کلیدی است.
«بخشی مهم از استفاده از پدیده‌های کوانتومی منحصر به فرد در کاربردهای دنیای واقعی، توانایی دستکاری آنهاست. این قابلیت تنظیم، راهی برای کنترل خواص الکترونیک و مغناطیسی ماده ارائه می‌دهد,» تیم PSI یادداشت می‌کند .
پژوهشگران اکنون درصدد درک بهتر جنبه ابررسانایی کاگوم با توجه به قابلیت تنظیم آن هستند.
این مطالعه در مجله Nature Communications منتشر شده است.
