Investigadores de QT/ muestran que una antigua ley sigue siendo válida para materiales cuánticos discretos según el paradigma | Introducción | diciembre, 2023

Investigadores de QT/ muestran que una antigua ley sigue siendo válida para materiales cuánticos discretos según el paradigma |  Introducción |  diciembre, 2023

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Quantum News Volumen quincenal 64, 24 de noviembre – 8 de diciembre

  • En 1853, dos científicos demostraron que dos propiedades definitorias de los metales estaban de alguna manera relacionadas: a cualquier temperatura dada, la relación entre la conductividad eléctrica y la conductividad térmica era aproximadamente la misma en cualquier metal. Esta llamada ley de Wiedemann-Franz se mantiene desde entonces, excepto en el caso de los materiales cuánticos. Ahora, un argumento teórico presentado por los físicos sugiere que la ley es, de hecho, más o menos la misma para los materiales cuánticos, los superconductores de cuprato.
  • Los investigadores exploran un nuevo tipo de conmutación magnética ultrarrápida investigando las corrientes que normalmente interfieren con experimentos como el ruido.
  • Los científicos han demostrado un acelerador de partículas compacto de menos de 20 metros de largo que produce un haz de electrones con una energía de 10 mil millones de electronvoltios (10 GeV). Actualmente sólo hay otros dos aceleradores en funcionamiento en Estados Unidos que pueden alcanzar energías de electrones más altas, pero ambos tienen unos 3 kilómetros de largo. Este tipo de acelerador se llama acelerador láser Wakefield.
  • Un nuevo tipo de «cable» para mover excitones podría ayudar a habilitar una nueva clase de dispositivos, incluyendo quizás computadoras cuánticas a temperatura ambiente.
  • Los lúpulos, estructuras de espín magnético propuestas hace décadas, se han convertido en un tema de investigación candente y desafiante en los últimos años. Nuevos descubrimientos abren nuevos campos en la física experimental: identificar otros cristales en los que los semiiones son estables, estudiar cómo interactúan los semiiones con las corrientes eléctricas y de espín, la dinámica de los semiiones y más.
  • Los experimentos han proporcionado la primera evidencia directa de que la electricidad parece fluir a través de un «metal extraño» en forma de un líquido inusual.
  • La pregunta sobre si las partículas de materia oscura se producen realmente dentro de los modelos estándar de chorros de partículas llevó a los investigadores a buscar una nueva firma detectora conocida como chorros semiviables, algo que los científicos nunca habían visto antes.
  • Los físicos cuánticos muestran que el cronometraje imperfecto plantea una limitación fundamental para las computadoras cuánticas y sus aplicaciones. El equipo sostiene que incluso los pequeños errores de sincronización pueden tener un gran impacto en cualquier algoritmo a gran escala, creando otro problema que eventualmente deberá resolverse si se quiere que las computadoras cuánticas alcancen las alturas que la sociedad imagina que son para ellas.
  • Los investigadores informan de un importante avance en la computación cuántica. Han ampliado el tiempo de coherencia de su qubit de un solo electrón a unos impresionantes 0,1 milisegundos, una mejora de casi mil veces.
  • En física, las cuasipartículas se utilizan para describir procesos complejos. En gases cuánticos ultrafríos, estas cuasipartículas se pueden reproducir y estudiar. Ahora los científicos han podido observar en experimentos que los polarones de Fermi, un tipo especial de cuasipartícula, pueden interactuar entre sí.
  • ¡y más!

Según el último informe de investigación de mercado ‘Impacto en el mercado de computación cuántica de COVID-19 por oferta (sistemas y servicios), implementación (local y basada en la nube), aplicación, tecnología, industria de uso final y región: pronóstico global hasta 2026 ‘, publicado por MarketsandMarkets, el mercado de la computación cuántica crecerá de 472 millones de dólares en 2021 a 1.765 millones de dólares en 2026, a una tasa compuesta anual del 30,2%. Se espera que la adopción temprana de la computación cuántica en el sector bancario y financiero impulse el crecimiento del mercado a nivel mundial. Otros factores importantes que contribuyen al crecimiento del mercado de la computación cuántica incluyen el aumento de la inversión por parte de los gobiernos de varios países para llevar a cabo actividades de investigación y desarrollo relacionadas con la tecnología de la computación cuántica. Muchas empresas se están centrando en adoptar QCaaS después de COVID-19. Se espera que esto, a su vez, contribuya al crecimiento del mercado de la computación cuántica. Sin embargo, se espera que los problemas de estabilidad y corrección de errores obstaculicen el crecimiento del mercado.

Según el informe ‘Informe de investigación de mercado de Computación cuántica: por oferta, tipo de segmentación, aplicación, tecnología, industria: participación en la industria, crecimiento, impulsores, tendencias y pronóstico de demanda hasta 2030’, el mercado de Computación Cuántica para 2030 será de $ 64,988 millones. para alcanzar el dólar. Se espera que el aprendizaje automático (ML) crezca al CAGR más alto, durante el período de pronóstico, entre todas las categorías de aplicaciones, debido al hecho de que la computación cuántica se está integrando en el ML como uso final.

Por Wen O. Wang, Jackson K. Ding, Yuni Schottner, Edwin W. Huang, Brian Moritz, Thomas P. Devereaux en Ciencias

Antes de que los investigadores descubrieran el electrón y su papel en la generación de corriente eléctrica, conocían la electricidad y exploraban su potencial. Una cosa que aprendieron desde el principio fue que los metales eran grandes conductores de electricidad y calor.

Y en 1853, dos científicos demostraron que estas dos propiedades definitorias de los metales estaban de alguna manera relacionadas: a cualquier temperatura dada, la relación entre la conductividad eléctrica y la conductividad térmica era casi la misma en cualquier metal. Esta llamada ley de Widmann-Franz ha continuado desde entonces, excepto en los materiales cuánticos, donde los electrones dejan de actuar como partículas individuales y se juntan en una especie de sopa de electrones. Las mediciones experimentales indican que la ley de 170 años de antigüedad se desmorona en estos materiales cuánticos, y con bastante lentitud.

Ahora, un argumento teórico presentado por físicos del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía, la Universidad de Stanford y la Universidad de Illinois sugiere que la ley, de hecho, se cumple aproximadamente para un tipo de material cuántico: el superóxido de óxido de cobre. o cupratos, que conducen la electricidad a temperaturas relativamente altas sin sufrir daños.

En un artículo sugieren que la ley de Wiedemann-Franz debería seguir siendo válida aproximadamente si se consideran sólo los electrones de la cuprita. Sugieren que otros factores, como las vibraciones en la red atómica del material, deben explicar los resultados experimentales que muestran que la ley no se aplica. Este sorprendente resultado es importante para comprender los superconductores no convencionales y otros materiales cuánticos, dijo Wen Wang, autor principal del artículo y estudiante de doctorado en el Instituto Stanford de Ciencias de Materiales y Energía (SIMES) en SLAC.

Inversa DQ, = T, D y . Parámetros: U=t = 8 y t0=t = 0:25.

«La ley original fue desarrollada para materiales donde los electrones interactúan débilmente entre sí y se comportan como pequeñas bolas que rebotan en los defectos de la red del material», dijo Wang. «Queríamos probar la ley teóricamente en un sistema donde ninguna de estas cosas fuera cierta».

Los materiales superconductores, que transportan corriente eléctrica sin resistencia, fueron descubiertos en 1911, pero operaban a temperaturas tan bajas que su utilidad era muy limitada. Esto cambió en 1986, cuando se descubrió la primera familia de los llamados superconductores de alta temperatura o no convencionales: los cupratos. Aunque los cupratos todavía requieren condiciones extremadamente frías para hacer su magia, su descubrimiento genera esperanzas de que algún día los superconductores puedan funcionar mucho más cerca de la temperatura ambiente, revolucionando tecnologías como la energía sin pérdidas.

Después de casi cuatro décadas de investigación, ese objetivo sigue siendo difícil de alcanzar, aunque se han logrado avances considerables en la comprensión de las condiciones bajo las cuales los estados superconductores aparecen y desaparecen. Los estudios teóricos, realizados con la ayuda de potentes superordenadores, son necesarios para interpretar los resultados de los experimentos con estos materiales y comprender y predecir fenómenos que están más allá del alcance experimental.

(A)–(C) Análisis de error de LG Trotter para U=t = 6. t0=t = 0:25, y (D)-(F) U=t = 10; t0=t = 0. Las líneas discontinuas son para d = 0:05=t y las líneas continuas son para d = 0:025=t.

Para este estudio, el equipo de SIMES realizó simulaciones basadas en el conocido como modelo de Hubbard, que se ha convertido en una herramienta esencial para simular y describir sistemas donde los electrones dejan de moverse libremente y producen fenómenos impredecibles. Los resultados muestran que cuando sólo se tiene en cuenta el transporte de electrones, la relación entre la conductividad eléctrica y la conductividad térmica se acerca a lo que predice la ley de Wiedemann-Franz, dijo Wang. «Por lo tanto, las contradicciones observadas en los experimentos deben provenir de otros objetos como los fonones o vibraciones reticulares, que no están presentes en el modelo de Hubbard». él dijo.

Brian Moritz, científico del personal de SIMES y coautor del artículo, dijo que aunque los estudios no han investigado cómo las vibraciones causan las diferencias, «De alguna manera el sistema todavía sabe que existe esta correspondencia entre la carga y el transporte de calor entre los electrones. Este fue el resultado más sorprendente. A partir de ahí, añadió, «Tal vez podamos pelar la cebolla para entender un poco más».

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