บาคาร่าเว็บตรง การสังเกตเอฟเฟกต์โจเซฟสันผิดปกติในสามแยกโจเซฟสัน นักวิจัยจากสถาบันฟิสิกส์ Chinese Academy of Sciences ในกรุงปักกิ่งกล่าวว่าพวกเขาได้พบหลักฐานที่ชัดเจนสำหรับปรากฏการณ์เรื่องย่อที่เรียกว่าปรากฏการณ์โจเซฟสันผิดปกติ (AJE) ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในโครงสร้างที่เรียกว่า Josephson trijunctions ซึ่งนักวิจัยสร้างจากวัสดุที่ทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้า
ในปริมาณมากในขณะที่นำไฟฟ้าไปบนพื้นผิวของมัน
สมาชิกของทีมกล่าวว่าการค้นพบนี้อาจช่วยในการพัฒนาคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้ประโยชน์จากผลกระทบเชิงทอพอโลยีที่คล้ายคลึงกันเพื่อป้องกันควอนตัมบิตหรือ qubits จากเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อม
ทางแยกของโจเซฟสันประกอบด้วยชั้นตัวนำยิ่งยวดสองชั้นคั่นด้วยช่องว่างฉนวนบางๆ คู่ของอิเล็กตรอนในตัวนำยิ่งยวดสามารถลอดผ่านช่องว่างนี้ได้ด้วยคุณสมบัติของควอนตัม ซึ่งหมายความว่ากระแสจะไหลผ่านทางแยกแม้จะไม่มีแรงดันไฟฟ้าก็ตาม ทฤษฎีนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในต้นทศวรรษ 1960 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษชื่อ Brian Josephson ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 1973 จากผลงานของเขา
ตั้งแต่นั้นมา ทางแยกของโจเซฟสันก็พบการใช้งานมากมาย ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์รบกวนควอนตัมตัวนำยิ่งยวด (SQUID) เป็นเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กที่มีความไวสูง และใช้ทางแยก Josephson หนึ่งหรือสองทางขึ้นอยู่กับการออกแบบ ทางแยกของโจเซฟสันยังเป็นส่วนประกอบสำคัญในคิวบิตตัวนำยิ่งยวดซึ่งมีห่วงของวัสดุตัวนำยิ่งยวดที่หักด้วยทางแยกหนึ่งหรือสองทางแยกดังกล่าว
โจเซฟสันเอฟเฟค
supercurrent I อยู่ในชุมทางโจเซฟสันธรรมดาตามความสัมพันธ์I s =I c sin jโดยที่I cคือกระแสไฟยิ่งยวดวิกฤตของทางแยก และjคือความแตกต่างของเฟส อย่างไรก็ตาม เอฟเฟกต์โจเซฟสันเวอร์ชันตรงไปตรงมานี้ใช้ไม่ได้กับบางสถานการณ์ ตัวอย่างเช่น ถ้า supercurrent ในจังก์ชันถูกสื่อโดยสถานะผูกมัดพิเศษในวัสดุที่มีการมีเพศสัมพันธ์แบบสปิน-ออร์บิทัล (ปฏิสัมพันธ์เชิงสัมพันธ์ระหว่างการหมุนของอิเล็กตรอนและการเคลื่อนที่ของมัน) กระแสยิ่งยวดสามารถรับเฟสกะเพิ่มเติมj 0อธิบายLi Luซึ่งเป็นผู้นำการวิจัยของทีมปักกิ่ง การเปลี่ยนเฟสนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของ AJE ซึ่งI s เท่ากับI c sin( j+j 0 ) แทน
AJE นั้นยากต่อการศึกษาเพราะการแยกแยะ
ว่าส่วนใดของการเปลี่ยนเฟสทั้งหมดเกิดจากกลไกของโจเซฟสันแบบเดิม และส่วนใดที่เกิดจาก AJE นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย วิธีหนึ่งที่จะทำได้ Lu อธิบายคือการปรับ coupling ของสปินออร์บิทัลโดยใช้แรงดันเกทที่ใช้แล้วจึงระบุj 0 อีกวิธีหนึ่งคือการใช้อุปกรณ์อ้างอิงในอุปกรณ์เดียวกันเพื่อแซวถึงการมีส่วนร่วมที่สัมพันธ์กันของการเปลี่ยนเฟสปกติและผิดปกติ
ในงานใหม่ Lu และเพื่อนร่วมงานระบุถึงการมีอยู่ของการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ผิดปกติในชุมทางโจเซฟสันสามทางหรือทางแยกตามบิสมัทซีลีไนด์ (Bi 2 Se 3 ) วัสดุนี้เป็นฉนวนทอพอโลยี ซึ่งหมายความว่าในขณะที่วัสดุเทกองเป็นฉนวนไฟฟ้า แต่ก็นำอิเล็กตรอนได้ดีบนพื้นผิวของมันด้วยสถานะอิเล็กทรอนิกส์พิเศษที่ได้รับการป้องกันทางทอพอโลยี อิเล็กตรอนในสถานะเหล่านี้เคลื่อนที่ไปข้างหน้าโดยไม่มีการสะท้อนกลับ ซึ่งช่วยให้พวกมันนำกระแสไฟฟ้าได้โดยไม่สูญเสียพลังงานมากนัก ด้วยเหตุนี้ วัสดุทอพอโลยีจึงเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ประหยัดพลังงานในอนาคต
การเปลี่ยนเฟสผิดปกติ
สี่แยกที่ศึกษาโดยทีมของ Lu มีทางแยกเดี่ยวสองทางจัดชิดในทิศทางเดียว และทางแยกที่สามจัดแนวตั้งฉากกับสองทางแรก ก่อตัวเป็นรูปตัว T นักวิจัยพบว่าในจุดเชื่อมต่อนี้ อนุภาคแปลกใหม่ที่รู้จักกันในชื่อว่า Majorana bound States มีพฤติกรรมแตกต่างกันเมื่อใช้สนามแม่เหล็กในระนาบขนานกับทางแยกเดี่ยวแบบอินไลน์สองจุด เมื่อเทียบกับเมื่อใช้ขนานกับจุดที่สาม จากพฤติกรรมนี้ พวกเขาสามารถระบุการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ผิดปกติและด้วยเหตุนี้ AJE ได้อย่างชัดเจน
Liang Fu และ Charles Kane และ Liang Fu และ Charles Kane ทำนาย พฤติกรรมของรัฐที่ถูกผูกไว้เหล่านี้ในปี 2551ผู้ซึ่งแนะนำว่าการแยกทางกันของโจเซฟสันที่ใช้ฉนวนทอพอโลยีสามารถใช้เป็นส่วนประกอบสำคัญในการถักเปียที่เรียกว่า “โหมด Majorana Zero” โหมดดังกล่าวควรแสดงเป็นพีค (ในทางเทคนิคเรียกว่าพีคการนำไฟฟ้าแบบไบแอสเป็นศูนย์)
ในสเปกตรัมของอิเล็กตรอนที่เจาะอุโมงค์ข้ามทางแยก
นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบหลักของทอพอโลยี qubits ซึ่งสามารถให้โครงสร้างที่มั่นคงและทนต่อความผิดพลาดสำหรับการคำนวณควอนตัม เนื่องจากโหมดพิเศษเหล่านี้ทนต่อการรบกวนที่เกิดจากเสียงรบกวนจากภายนอก
ก๊าซ 2D Fermi เป็นเจ้าภาพทางแยก Josephson ในอุดมคติ Lu กล่าวว่า AJE ที่เขาและเพื่อนร่วมงานได้สังเกตเห็นสามารถใช้เป็นปุ่มเพิ่มเติมสำหรับการควบคุมโหมด Majorana Zero ผ่านสนามแม่เหล็กในระนาบ ในงานของพวกเขา นักวิจัยได้ประดิษฐ์สามแยกของโจเซฟสันโดยใช้ Bi 2 Se 3 สามมิติ และเชื่อมต่อขั้วของทางแยกกับลูปตัวนำยิ่งยวดในโครงสร้าง จากนั้นจึงใช้ฟลักซ์แม่เหล็กที่อยู่นอกระนาบในลูปเพื่อควบคุมความแตกต่างของเฟสในไตรจังก์ชัน
“ด้วยวิธีการนี้ เราจึงสามารถตรวจสอบพฤติกรรมของแผนภาพเฟสของ Majorana ที่ทำนายโดย Fu และ Kaneได้” Lu บอกกับPhysics World “เราพบว่าด้วยการใช้สนามแม่เหล็กในระนาบ ไดอะแกรมเฟสของ Majorana ทั้งหมดจะเลื่อนในอวกาศของเฟส ต้องขอบคุณ AJE ที่เกิดจากสนามแม่เหล็กในระนาบ”
นักวิจัยซึ่งมีรายละเอียดเกี่ยวกับงานของพวกเขาในChinese Physics Lettersกำลังมองหาการใช้งานที่เป็นไปได้ของ AJE ในการจัดการโหมด Majorana Zero ในไตรภาคที่ศึกษา
ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ แบคทีเรียดูเหมือนจะบิดตัวไปมาและโยกเยกเพื่อไปยังที่ที่ต้องการ การเคลื่อนไหวที่แปลกประหลาดเหล่านี้ยังคงมีประสิทธิภาพ: ทุกๆ วินาที แบคทีเรียสามารถว่ายน้ำได้เป็นสิบเท่าของความยาวลำตัว เทียบเท่ากับการว่ายน้ำของมนุษย์เร็วกว่า 20 เมตรต่อวินาที แบคทีเรียสามารถว่ายน้ำได้เร็วยิ่งขึ้นในของเหลว เช่น เยื่อบุปอดและกระเพาะอาหาร ที่จริงแล้วของเหลวที่ “เลอะเทอะ” ยิ่งทำให้แบคทีเรียเดินทางได้ตรงและเร็วขึ้น หลังจากการวิจัยหลายทศวรรษ ฟิสิกส์ของปรากฏการณ์นี้ยังคงอยู่ภายใต้การถกเถียงกัน
แบคทีเรียเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีขนาดไม่กี่พันมิลลิเมตร ในการว่ายน้ำในของเหลว พวกมันต้องอาศัยเส้นใยแฟลเจลลาที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งเชื่อมต่อกับ “มอเตอร์” ที่ยึดกับผิวเซลล์ แรงขับที่เกิดขึ้นเมื่อมอเตอร์หมุนผลักแบคทีเรียไปข้างหน้า เมื่อมอเตอร์ทั้งหมดถูกซิงโครไนซ์ แฟลกเจลลาจะปรากฏเป็นมัดเดียวที่หมุนสม่ำเสมอ เพื่อให้สมดุลในการหมุนนี้ ร่างกายเซลล์ของแบคทีเรียจะหมุนด้วย การจัดตำแหน่งที่ไม่ถูกต้องระหว่างการเคลื่อนไหวของเซลล์และกลุ่มแฟลเจลลาร์ส่งผลให้เกิดวิถีโคจรคล้ายเกลียวซึ่งถูกมองว่าเป็น “การโยกเยก” ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ บาคาร่าเว็บตรง
