物理學家使用閃光燈來發(fā)現(xiàn) 控制物質(zhì)的新量子態(tài)

王繼剛可以將他的研究目標分解為幾句話：“發(fā)現(xiàn)和控制物質(zhì)的量子態(tài)”。

但是，它需要段落，類比，插圖，互聯(lián)網(wǎng)搜索以及愿意破譯“通過在量子臨界點附近進行非熱超快淬滅的非平衡量子相發(fā)現(xiàn)”的討論來理解這八個詞。

即使是頭疼的人，王的工作對我們所有人來說可能都是一件大事。

利用量子物理學-原子級以下的粒子和能量-可以帶來更好的計算，傳感，通信和數(shù)據(jù)存儲技術。但是，像愛荷華州立大學的物理學和天文學教授，美國能源部的艾姆斯實驗室的物理學家Wang之類的第一批研究人員需要提供有關量子世界的更多答案。

在Wang的案例中，許多答案都來自量子太赫茲光譜，可以使電子可視化和操縱。

美國陸軍研究辦公室提供了為期三年，價值46.5萬美元的贈款，為王及其研究小組的光譜學研究提供了支持。

Wang和他的團隊基于這些研究宣布了三個發(fā)現(xiàn)：

《自然材料》(Nature Materials)報道的第一篇論文描述了超快光子脈沖(激光每秒以萬億個循環(huán)的頻率閃爍)如何開啟超導電性所隱藏的物質(zhì)狀態(tài)，即無阻力的電流流動(通常在超冷溫度下) 。該發(fā)現(xiàn)演示了一種新的調(diào)諧旋鈕-物理學家稱為“量子猝滅”-用于非平衡材料的發(fā)現(xiàn)，例如在不改變溫度的情況下打開奇異的，隱藏的狀態(tài)。

第二篇在《物理評論快報》上發(fā)表，描述了太赫茲儀器如何跟蹤材料中的電子配對，揭示了一種新的，光誘導的長壽命物質(zhì)狀態(tài)。

第三篇發(fā)表在《自然光子學》上，描述了Wang和他的合作者如何使用超快閃光，可以像旋鈕一樣控制和加速超電流。閃爍破壞了平衡對稱性，因此觸發(fā)了禁止的量子振蕩，這是任何已知方法都無法實現(xiàn)的。

Wang有數(shù)位合作者為這項發(fā)現(xiàn)作出了貢獻：阿拉巴馬大學伯明翰分校的Ilias E. Perakis小組提供了理論模擬;威斯康星大學麥迪遜分校的Chang-Beom Eom組和愛荷華州立大學的Paul Canfield組貢獻了高質(zhì)量的超導材料及其表征。

高速潛力

陸軍研究辦公室發(fā)現(xiàn)了量子技術的潛力：

美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部陸軍研究部門的成員之一，陸軍研究辦公室物理部門負責人馬克·烏爾里希說：“王博士的工作正在揭示新的物理學，以及我們?nèi)绾卫霉鈦碚{(diào)用原本無法獲得的新特性。”實驗室。“光誘導的相位可能使諸如光學計算，新穎的傳感器或無法預料的方式控制光或電子的技術成為可能。”

王說，王實驗室的研究在凝聚態(tài)物理和材料科學領域大都是未開發(fā)的領域。因此，需要做更多的工作來消除知識障礙，以幫助推動量子技術及其高速通信能力的發(fā)展。

Wang說：“我們希望使用這些工具-這些快速閃爍和高頻-探測1至10納米(即1至10億分之一米)的較小尺度。” “我們還希望為量子計算界開發(fā)使用太赫茲光的控件。”

Wang的實驗室是如何開始所有這些工作的?這些有關量子發(fā)現(xiàn)和控制的思想從何而來?

王說：“我一直著迷于通過開發(fā)新工具來發(fā)現(xiàn)新的物質(zhì)狀態(tài)，尤其是那些用常規(guī)手段甚至無法訪問的物質(zhì)。”

王說，這意味著溫度，壓力，化學成分或磁場的最小變化，以達到這些新的物質(zhì)狀態(tài)，這些物質(zhì)通常在平衡時不穩(wěn)定，通常被傳統(tǒng)的測量方法隱藏，但在他的實驗中已穩(wěn)定下來。

他也不關注偶然發(fā)現(xiàn)，有時只是在實驗室中嘗試某些事情而發(fā)生。Wang希望以一種可控的，合理的方式開發(fā)和應用精確而強大的實驗室工具，以發(fā)現(xiàn)隱藏在超導材料和其他復雜材料中的這些新的物質(zhì)狀態(tài)。

通過這樣做，他說他正在學習由實驗室儀器產(chǎn)生的這些強烈的太赫茲閃光，確實可以作為查找，穩(wěn)定，探測和潛在控制這些奇異狀態(tài)及其獨特屬性的控制旋鈕。

他說：“我們已經(jīng)建立了一種新方法，可以訪問并可能控制奇特的物質(zhì)狀態(tài)。”