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    I ricercatori osservano lo scambio di calore in un materiale esotico

    I ricercatori hanno sviluppato un dispositivo per misurare il flusso di calore a livello quantistico in una forma esotica di materia. Attestazione:Mitali Banerjee

    In un articolo pubblicato oggi sulla rivista Natura , i fisici riportano la prima osservazione in assoluto della conduttanza termica in un materiale contenente anioni, quasiparticelle quantistiche che esistono in sistemi bidimensionali.

    Il lavoro conferma le previsioni teoriche su come si comportano gli anyons. Questa conferma è importante perché gli scienziati sperano di sfruttare un giorno il comportamento di chiunque per creare computer quantistici autocorrettivi, che potrebbe eseguire calcoli molto più complessi dei computer digitali.

    Dima Feldman, professore associato di fisica alla Brown, è coautore della ricerca con i ricercatori del Weizmann Institute of Science in Israele. Ha parlato della ricerca in un'intervista.

    Potresti riassumere ciò che tu e i tuoi colleghi avete scoperto?

    Nel linguaggio tecnico, abbiamo osservato la quantizzazione della conduttanza termica in un sistema fortemente interagente. Che cosa vuol dire? Tutti conoscono la conduttanza. È semplicemente il trasferimento di calore da un oggetto caldo a un oggetto freddo. Nella scienza, puoi imparare molto sulla natura di un materiale comprendendo quanto velocemente conduce il calore. Ecco, abbiamo osservato come funziona a livello quantistico tra gli anyon, che sono essenzialmente stati frazionari di elettroni in materiali topologici bidimensionali. La quantizzazione della conduttanza termica era stata osservata in precedenza in sistemi in cui l'interazione delle particelle non è importante, ma questa è la prima volta che viene osservata in un sistema dominato dall'interazione elettrica.

    Perché è importante il ritrovamento?

    È importante per due motivi. Il primo è più filosofico. Siamo arrivati ​​a un numero universale per la quantizzazione del flusso di calore anionico, e i fisici amano i numeri universali. Quando arrivi a un numero universale, hai trovato ordine e armonia nella natura. Questo è davvero ciò che riguarda la fisica.

    Più concretamente, abbiamo eseguito il nostro esperimento in un materiale topologico, e c'è un'idea per l'utilizzo di materiali topologici nell'informatica quantistica. Gli stati quantistici sono facilmente perturbabili, che in un computer quantistico significa che fa molti errori. Correggere questi errori è una grande sfida. Ma c'è questa idea di usare materiali topologici per sfruttare gli stati quantistici di anyon, che pensiamo sarà molto meno fragile e può quindi fare calcoli senza errori.

    Comprendere come scorre il calore ci fornisce nuove informazioni sugli anyon. C'erano state previsioni teoriche sul trasporto di calore, e siamo stati in grado di dimostrarli sperimentalmente. Quindi questo è un grande passo avanti verso la comprensione di come funzionano gli anyon.

    Qual è stato il tuo ruolo nel lavoro?

    Ero un teorico del progetto, e i teorici hanno diversi ruoli in qualcosa del genere. Ho aiutato il gruppo a capire cosa vogliamo misurare, e ho lavorato per aiutare a ideare l'esperimento. Ma penso che principalmente ho aiutato a capire i dati che abbiamo ottenuto dall'esperimento. Alcuni dei nostri risultati sono stati sorprendenti, quindi era mio compito aiutare a dare un senso a tutto ciò.

    Qual è il futuro di questa linea di ricerca?

    Il prossimo passo sarebbe portare questo al secondo livello Landau, che significa uno stato di elettroni ad alta energia. Anyons è interessante al primo livello Landau in cui è stato svolto il nostro lavoro, ma diventano ancora più interessanti al secondo livello. Quindi quello che la gente vuole capire è cosa sono gli anyon, perché quelle sono le potenziali chiavi per il computer quantistico autocorrettivo. Ma la nostra ricerca è stata una fase critica del processo.

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