準粒子は、非常に低い温度で特定の材料に存在する可能性のある準要素の励起です。それらは実際の粒子のようなものですが、問題で作られていません。代わりに、それらはエネルギーと勢いで構成されています。
標準的な準粒子理論は、準粒子が互いに独立しているという仮定に基づいています。ただし、新しい研究は、この仮定が量子クリティカルポイントで崩壊することを示しています。量子臨界点は、材料の特性が劇的に変化する材料の位相図の点です。
この調査結果は、新しい量子技術の開発に影響を与える可能性があります。たとえば、Quantum Computersは情報を保存するためにQubitsを使用します。キュービットは準粒子で作られています。新しい研究は、Qubitsの挙動が量子臨界点の影響を受ける可能性があることを示唆しています。これにより、より強力で効率的な新しい量子コンピューターの開発につながる可能性があります。
この調査結果は、Nature Physics誌に掲載されました。
背景
量子力学では、準粒子は量子フィールド理論に存在できる粒子状のオブジェクトです。準粒子は実際の粒子ではありませんが、特定の状況での実際の粒子の挙動を記述するために使用できます。
たとえば、超伝導の理論では、ホノンと呼ばれる準粒子を使用して、超伝導体の原子の振動を記述します。これらの振動は、抵抗なしに電気を導入する超伝導体の能力の原因です。
準粒子の別の例は、電子穴です。電子穴は、半導体に電子が存在しないことを表す準粒子です。電子穴は、実際の電子と同じように半導体を通過でき、トランジスタなどの電子デバイスを作成するために使用できます。
準粒子は、量子レベルでの材料の挙動を理解するための強力なツールです。それらは、超伝導、超流動性、磁気など、さまざまな現象を記述するために使用できます。
量子臨界点
量子臨界点は、材料の特性が劇的に変化する材料の位相図の点です。量子臨界点では、材料の粒子間の相互作用が非常に強くなるため、材料の挙動は物理学の標準法則ではもはや説明できません。
量子臨界点は、物質の基本的な性質に関する洞察を提供できるため、興味深いものです。量子臨界点を研究することにより、物理学者は、原子を結びつける力と粒子間の相互作用についてさらに学ぶことができます。
量子クリティカルポイントは、新しいテクノロジーの開発にとっても重要です。たとえば、量子コンピューターは量子クリティカルポイントを使用して、クラシックコンピューターよりもはるかに速く特定の計算を実行できます。
新しい研究
新しい研究では、カリフォルニア大学バークレー校の物理学者は、量子臨界点で準粒子の挙動を研究しました。彼らは、標準的な準粒子理論が量子臨界点で崩壊することを発見しました。
この発見は、材料が非常に低い温度でどのように振る舞うかについての現在の理解に挑戦し、新しい量子技術の開発に影響を与える可能性があります。
この調査結果は、Nature Physics誌に掲載されました。
