เอฟเฟ็กต์โจเซฟสันที่ผิดปกติปรากฏในฉนวนทอพอโลยี

ซึ่งนักวิจัยสร้างขึ้นจากวัสดุที่ทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้าในขณะที่นำไฟฟ้าบนพื้นผิวของมัน สมาชิกในทีมกล่าวว่าการค้นพบนี้สามารถช่วยในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ประโยชน์จากผลกระทบทางทอพอโลยีที่คล้ายคลึงกันเพื่อป้องกันควอนตัมบิตหรือ qubits จากเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อม ทางแยกของโจเซฟสันประกอบด้วยชั้นตัวนำยิ่งยวดสองชั้นที่คั่นด้วยช่องว่างฉนวนบางๆ อิเล็กตรอนคู่

ในตัวนำยิ่งยวด

สามารถลอดผ่านช่องว่างนี้ได้ด้วยคุณสมบัติทางควอนตัม หมายความว่ากระแสไหลผ่านทางแยกแม้ไม่มีแรงดันไฟฟ้า ทฤษฎีเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1960 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ  ก็พบการใช้งานมากมาย ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์รบกวนควอนตัมตัวนำยิ่งยวด (SQUID)

เป็นเครื่องวัดสนามแม่เหล็กที่มีความไวสูง และใช้จุดแยก  หนึ่งหรือสองจุดขึ้นอยู่กับการออกแบบ จุดเชื่อมต่อของโจเซฟสันยังเป็นองค์ประกอบหลักในตัวนำยิ่งยวด ซึ่งมีวงของวัสดุที่เป็นตัวนำยิ่งยวดหักออกจากจุดแยกดังกล่าวหนึ่งหรือสองจุดเอฟเฟ็กต์โจเซฟสันกระแสยิ่งยวดIในทางแยกโจเซฟสัน

ธรรมดาเป็นไปตามความสัมพันธ์I s =I c sin jโดยที่I cคือกระแสน้ำยิ่งยวดวิกฤตของทางแยกและjคือความแตกต่างของเฟสที่พาดผ่าน อย่างไรก็ตาม เอฟเฟ็กต์ ในเวอร์ชันตรงไปตรงมานี้ใช้ไม่ได้กับบางสถานการณ์ ตัวอย่างเช่น ถ้ากระแสเกินในจุดเชื่อมต่อถูกสื่อกลางโดยสถานะขอบเขตพิเศษในวัสดุ

ที่มีการมีเพศสัมพันธ์แบบสปิน-ออร์บิทัล (ปฏิสัมพันธ์เชิงสัมพัทธภาพระหว่างสปินของอิเล็กตรอนกับการเคลื่อนที่) กระแสยิ่งยวดสามารถได้รับการเลื่อนเฟสเพิ่มเติม j 0 อธิบาย Li Luซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยของทีมปักกิ่ง การเปลี่ยนเฟสนี้นำไปสู่การปรากฎตัวของ AJE ซึ่งI s มีค่าเท่ากับI c sin แทน ( j+j 0 )

AJE เป็นเรื่องยากที่จะศึกษา เพราะการแยกแยะว่าส่วนใดของการเลื่อนเฟสทั้งหมดเกิดจากกลไก แบบดั้งเดิม และส่วนใดที่เกิดจาก AJE นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย วิธีหนึ่งที่จะทำได้ Lu อธิบายว่าคือการปรับสปิน-ออร์บิทัลคัปปลิ้งโดยใช้แรงดันเกทที่ใช้ และระบุj 0 อีกวิธีหนึ่งคือการใช้เครื่องมืออ้างอิง

บนอุปกรณ์เดียวกัน

เพื่อแยกแยะส่วนสัมพันธ์ของการเลื่อนเฟสปกติและผิดปกติในงานใหม่นี้ Lu และเพื่อนร่วมงานได้ระบุการมีอยู่ของการเปลี่ยนเฟสที่ผิดปกติดังกล่าวในสามทางแยกโจเซฟสันหรือทางแยกสามทาง โดยอิงจากบิสมัทเซเลไนด์ (Bi 2 Se 3 ) วัสดุนี้เป็นฉนวนทอพอโลยี หมายความว่าในขณะที่วัสดุจำนวนมาก

เป็นฉนวนไฟฟ้า แต่นำอิเล็กตรอนได้ดีมากบนพื้นผิวของมัน ต้องขอบคุณสถานะอิเล็กทรอนิกส์พิเศษที่ได้รับการปกป้องทอพอโลยี อิเล็กตรอนในสถานะเหล่านี้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าโดยไม่มีการกระเจิงกลับ ซึ่งทำให้สามารถนำพากระแสไฟฟ้าได้โดยไม่สูญเสียพลังงานมากนัก ด้วยเหตุนี้ วัสดุเชิงทอพอโลยี

จึงมีแนวโน้มว่าจะเป็นตัวเลือกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประหยัดพลังงานในอนาคตการเปลี่ยนเฟสที่ผิดปกติสามแยกที่ทีมวิจัยของ Lu ศึกษาประกอบด้วยทางแยกสองทางที่เรียงตัวในทิศทางเดียว และทางแยกที่สามตั้งฉากกับสองทางแรก ก่อตัวเป็นรูปตัว T นักวิจัยพบว่าในทางแยกนี้ อนุภาคแปลกใหม่

คาดการณ์ พฤติกรรมของสถานะขอบเขต เหล่านี้ไว้ในปี 2008ซึ่งเสนอแนะว่า ที่ใช้ฉนวนทอพอโลยีสามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการถักเปียที่เรียกว่า โหมดดังกล่าวควรแสดงเป็นค่าพีค (ในทางเทคนิคเรียกว่าค่าพีคค่าความนำไฟฟ้าเป็นศูนย์) ในสเปกตรัมของอิเล็กตรอนที่ลอดผ่านช่องแยก 

นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบหลักของโทโพโลยี qubits ซึ่งสามารถให้โครงสร้างที่มั่นคงและทนทานต่อความผิดพลาดสำหรับควอนตัมคอมพิวติ้ง เนื่องจากโหมดพิเศษเหล่านี้ทนทานต่อการรบกวนที่เกิดจากเสียงรบกวนภายนอกที่รู้จักกันใน จะทำงานแตกต่างกันเมื่อสนามแม่เหล็กในระนาบถูกขนานไป

กับทางแยก

สองทางในเส้นเดียว เมื่อเทียบกับเมื่อใช้สนามแม่เหล็กขนานกับทางแยกที่สาม จากพฤติกรรมนี้ พวกเขาสามารถระบุถึงการเปลี่ยนเฟสที่ผิดปกติได้อย่างชัดเจน และด้วยเหตุนี้ AJEขึ้นจาก Bi 2 Se 3 แบบสามมิติ และเชื่อมต่อขั้วของทางแยกกับลูปตัวนำยิ่งยวดในโครงสร้าง จากนั้นพวกเขาใช้ฟลักซ์แม่เหล็ก

ที่อยู่นอกระนาบในลูปเพื่อควบคุมความแตกต่างของเฟสในส่วนแยก“ด้วยวิธีนี้ เราสามารถทดลองตรวจสอบพฤติกรรมของเฟสไดอะแกรมแต่ถ้าแท่งโลหะนั้นหนักกว่าค่าที่กำหนด พวกมันก็จะแกว่งด้วยความถี่เดียวกันแต่ในทิศทางตรงกันข้าม เหมือนกับที่ เห็น มวลการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ

ในการทดลองของเราพบว่าอยู่ที่ 2.35 กก.“นี่อาจเป็นการผจญภัยเชิงทดลองที่บ้าคลั่ง แต่เราเชื่อว่ามันอาจให้ข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง”ที่กล้าหาญกับหนึ่งในชายหลายสิบคนที่ก่อตั้งในลอนดอนเมื่อไม่กี่ปีก่อนเช่นเดียวกับต้นกำเนิดลึกลับของเอฟเฟกต์ EMC

ซึ่งเป็นบริษัทผลิตนาฬิกาเฉพาะทางในเมือง Zacatlán ประเทศเม็กซิโก ลูกตุ้มในนาฬิกาแต่ละเรือนประกอบด้วยโลหะมวล 5 กก. ติดอยู่ที่ปลายล่างของแท่งไม้ที่ยาวไม่เกิน 1 เมตร หัวใจของนาฬิกาแต่ละเรือนคือโครงสร้างที่เรียกว่า “กลไกการหลบสมอ” ที่รักษาการเคลื่อนไหวของลูกตุ้มและมีหน้าที่

ประเทศเม็กซิโก และปรากฏอยู่ในพิพิธภัณฑ์ของบริษัท ประกอบด้วยนาฬิกาลูกตุ้มสองเรือนที่เชื่อมต่อกันผ่านโครงสร้างไม้ นาฬิกาจะเดินพร้อมกันโดยสมบูรณ์ ลูกตุ้มในนาฬิกาแต่ละเรือนประกอบด้วยโลหะหนัก 5 กก. ติดอยู่กับแท่งไม้ยาวประมาณ 1 ม. เมื่อใช้อุปกรณ์นี้ เราสังเกตเห็นว่าหลังจากผ่านไป

ประมาณ 30 นาที ลูกตุ้มจะแกว่งไปในทิศทางเดียวกันและความถี่เดียวกัน นาฬิกายังคงซิงโครไนซ์ตราบเท่าที่พลังงานศักย์ถูกเก็บไว้ในตุ้มน้ำหนักเพื่อขับเคลื่อนกลไกการหลบหนี แท้จริงแล้ว นาฬิกาแต่ละเรือนมีอุปกรณ์ที่กรอตุ้มน้ำหนักทุกๆ 30 นาทีโดยประมาณ ซึ่งหมายความว่านาฬิกาสามารถเดินต่อไปได้นานเท่าที่ต้องการ หากไม่มีนาฬิกา นาฬิกาจะหยุดเดินหลังจากผ่านไปประมาณ 14 ชั่วโมง

credit: coachwalletoutletonlinejp.com tnnikefrance.com SakiMono-BlogParts.com syazwansarawak.com paulojorgeoliveira.com NewenglandBloggersMedia.com FemmePorteFeuille.com mugikichi.com gallerynightclublv.com TweePlebLog.com