物理学家使用闪光发现,控制物质的新量子态

Jigang Wang is using light flashes as a tuning knob to control new quantum states of matter.

王继刚和他的研究小组利用量子太赫兹光谱学来获取,研究和控制物质的量子态。 更大的照片。 克里斯托弗·甘农的照片。

艾姆斯,爱荷华州 - 王继刚可以将他的研究目标分解为几个词:“发现并控制物质的量子态。”

但是,需要段落,类比,插图,互联网搜索以及解读“通过量子临界点附近的非热超快速淬火发现非平衡量子相位”的意愿来处理这8个字。

即使这是一个令人头疼的问题,王的工作对我们所有人来说都是一件大事。

治理 量子物理学 - 原子尺度下的粒子和能量 - 可以带来更好的计算,传感,通信和数据存储技术。但是,第一个研究人员,如王 - 一位教授 物理学和天文学 在买球app和美国的物理学家。能源部 艾姆斯实验室 - 需要提供有关量子世界的更多答案。

在Wang的案例中,许多答案来自量子太赫兹光谱学,可以观察和操纵电子。

一份为期三年,465,000美元的补助金 我们。军队研究室 wang和他的研究小组支持光谱学研究。

Jigang Wang and his research group in their research laboratory.
王继刚和他的研究小组,从左到右:赵昭宇,
梁洛,chirag vaswani,di cheng,jigang wang,dinusha
mudiyanselage,richard h。金,和春坤。

王和他的团队根据这些研究宣布了三项发现:

首先, 在自然资料中报道, 描述了光子的超快脉冲 - 每秒数万亿次的激光闪光 - 可以通过超导电子,即没有电阻的电流,通常在超低温下开启物质状态。这一发现展示了一种新的调谐旋钮 - 物理学家称之为“量子猝灭” - 用于非平衡材料发现,例如在没有温度变化的情况下开启异国情调的隐藏状态。

第二, 在实体审查信中报告, 描述了太赫兹仪器如何跟踪材料中的电子配对,揭示了一种新的,光诱导的,长寿命的物质状态。

第三, 在自然光子学报道, 描述了王的超快闪光和他的合作者如何使用它可以像旋钮一样用来控制和加速超级电流。闪光破坏平衡对称性,从而触发任何已知方法无法实现的禁止量子振荡。

王有几个合作者为这些发现做出了贡献:ilias e。伯明翰阿拉巴马大学的perakis小组提供了理论模拟;威斯康星大学麦迪逊分校的chang-beom eom小组和爱荷华州的保罗坎菲尔德小组贡献了高质量的超导材料及其特征。

 

高速潜力

军队研究办公室看到了量子技术的潜力:

“博士。王的工作是揭示新的物理学,以及我们如何利用光来调用原本无法获得的新属性,“军事研究办公室物理部门负责人马克·乌尔里希说,他是美国的一个组成部分。陆军作战能力发展司令部军队研究实验室。 “光诱导相可以实现光学计算,新型传感器或无法预见的方式来控制光或电子等技术。”

王说,王氏实验室的研究大多是未知的凝聚态物理和材料科学领域。因此,需要做更多的工作来消除知识障碍,以帮助推动量子技术的发展及其高速通信能力。

“我们希望使用这些工具 - 这些快速闪光和高频 - 探测较小的尺度,1至10纳米(即1至100亿分之一米),”王说。 “我们还希望使用太赫兹光为量子计算社区开发控制。”

如何在王的实验室中开始这一切?关于量子发现和控制的这些想法来自哪里?

“通过开发新工具,尤其是传统手段难以获得甚至无法获取的那些状态,我总是对新物质的发现着迷,”王说。

Wang说,这意味着温度,压力,化学成分或磁场的最小变化,以达到通常在平衡状态下不稳定的物质的新状态,并且通常被常规测量方法隐藏,但在他的实验中已经稳定。

他也没有专注于偶然发现的偶然发现,只是在实验室里尝试一些东西。 Wang希望以可控,合理的方式开发和应用精确而强大的实验室工具,以发现隐藏在超导和其他复杂材料中的这些新物质状态。

通过这样做,他说他正在学习由他的实验室仪器产生的这些激烈的太赫兹闪光真的可以成为一个控制旋钮,用于寻找,稳定,探测和潜在地控制这些奇特的状态及其独特的属性。

“我们已经建立了一种新方法,”他说,“可以获取并可能控制异国情况。”