14 января 2025 года физики Массачусетского технологического института (MIT) сделали революционное открытие, измерив квантовую геометрию электронов в твердых телах.
Хотя исследователи уже давно могут оценивать энергии и скорости электронов в кристаллических материалах, геометрические аспекты этих квантовых систем ранее оставались теоретическими или даже недоступными для измерения. Эта новая работа, опубликованная в Nature Physics, призвана улучшить наше понимание и манипуляцию квантовыми свойствами материалов, по словам Риккардо Комина, доцента MIT и руководителя исследования.
Комин заявил: "Мы разработали план для получения совершенно новой информации, которая ранее была недоступна." Последствия этого исследования выходят за рамки конкретных изучаемых материалов, как отметил Мингу Кан, ведущий автор и сейчас научный сотрудник после защиты докторской степени в Корнеллском университете.
В квантовой физике электроны могут быть представлены как точки в пространстве или как волнообразные формы. Ядро этого исследования сосредоточено на волновой функции, которую можно визуализировать как поверхность в трехмерном пространстве. Исследование различает простые волновые функции, похожие на сферу, и сложные, напоминающие ленту Мёбиуса.
Способность измерять квантовую геометрию волновых функций становится все более важной по мере открытия новых квантовых материалов, которые могут иметь потенциальные приложения в квантовых вычислениях и современных электронных устройствах. Команда MIT использовала угловую разрешающую спектроскопию фотоэмиссии (ARPES), чтобы справиться с этой задачей, опираясь на свои предыдущие работы, которые раскрыли уникальные свойства квантового материала, известного как металл с кагоме-решеткой.
Кан подчеркнул, что эта новая способность является результатом тесного сотрудничества между теоретиками и экспериментаторами, что представляет собой значительный шаг вперед в квантовых исследованиях.