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美媒:“格里菲思奇异性”或改变量子计算

参考消息网10月1日报道 据美国《大众机械》月刊网站9月25日报道,一个奇异现象可能永远改变量子计算。

如果“格里菲思奇异性”能够在更多材料中进行研究和量身定制,那么我们也许能找到人类唾手可得的超导体,进而可能极大地改变对于量子计算系统的研究。

科学家正在留意观察一种更好地理解超导体的方法。而事实证明,带来更加丰富的非常规超导材料的秘诀可能在于一种被称为“格里菲思奇异性”的“奇异物理学”触发器。从事这项调查的研究团队最近在英文学术期刊《国家科学评论》上发表了有关该课题的新论文。

“格里菲思奇异性”以50多年前阐述自己理论的物理学家罗伯特·格里菲思的名字命名。1969年,他撰写了一篇详述一种特殊磁体——即含铁材料——如何在高于所谓的量子相变(QPT)的温度时表现出了异常行为。这一点值得注意,因为对于量子力学来说,相变发生在绝对零度(零开氏度,约为零下273.15摄氏度)。而如果在这一时刻后出现某种不一样的情形,它必定发生在绝对零度时的关键反应期。

格里菲思的核心观点——即他的磁体肯定在相变期间表现出意想不到的可变性——以“格里菲思奇异性”为人所知。科学家们在新论文中解释说:“量子格里菲思奇异性(QGS)是一种由淬火无序所驱动的现象,它打破常规的标度不变性,并导致在量子相变期间的临界指数发散现象。”

在55年之后,物理学家们终于开始证明,格里菲思标志性的奇异性理论还可以描述三维和固态材料。科学家称,有了这些信息,他们可以进一步研究和改进其他拥有类似结构的非常规高温超导体。

这项新研究中的非常规超导体是由铁和砷(外加其他元素)制成的铁基磷族化合物。本世纪初发现,它们在几个不同方面与传统超导体呈现差异。

超导的最常见形式(至少是我们今天所观察到的)发生在极其寒冷的物质变成所谓的玻色-爱因斯坦冷凝物(BEC)的时候,这种物质形态是100多年前开始被推理出并得到发现的。但是,铁基磷族化合物并不依靠被诱导进入BEC状态,它们可以在高得多的温度(仍然不是很高,只是不那么极寒)下产生超导特性。

科学家们期望在典型的量子相变——即超导体-绝缘体过渡期——中找到一种具有超导性的同质化材料。但这些科学家在论文中写道,在某种具有“格里菲思奇异性”的材料中“出现了独特的超导岛(稀有区域)”。因为生成这些材料的相变过程并不是均匀的。

这些“岛”显示了,当金属材料从室温状态过渡到超导状态时,“格里菲思奇异性”所发生的区域。在这篇论文中,这些科学家声称自己首次证明了,可以在某种铁基磷族化合物的三维试样中诱导并观察到这样的热点区域。

此前的实验曾表明,在二维材料——即厚度仅为一个分子的材料——中存在这样的热点区域。随着时间推移以及实验不断取得进展,科学家已证明他们能够在越来越高的温度下和其他各项变量的范围内创造出“格里菲思奇异性”。

这一切意味着,高温超导体(例如铁基磷族化合物和其他能够在较高温度下实现超导的物质)有可能实现超导体研究的突破。这是因为,只需冷却到例如50开氏度(约为零下223摄氏度)的材料和设备的成本,将远远低于那些必须一直冷却到接近绝对零度的材料和设备。(编译/曹卫国)

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