Ülemaailmne kvantpäev: vestluses kvantfüüsiku Leni Basconesiga

Leni Bascones on füüsik, kes uurib kvantmaterjale, keskendudes tugevalt korreleeruvatele elektronsüsteemidele ja ebatavalistele ülijuhtidele. Ta on ka fookusnumbri külalistoimetaja Füüsika ajakiri: materjalid, "Naiste vaatenurgad kvantmaterjalides” ja on olnud ajakirja kaastoimetaja Eurofüüsika kirjad kolmeks aastaks – mõlemad on välja antud ajakirjad IOP kirjastamine, mis toodab ka Füüsika maailm.

Milline oli teie tee kvantfüüsika juurde?

Ma ei olnud keegi, kes teadis juba lapsena, et tahab saada teadlaseks, sest neile meeldis mõistatada, kuidas maailm toimib. Tegelikult, kui ma olin teismeline, oli mu plaan saada moeloojaks. Isegi siis, kui pidin otsustama, mida ülikoolis õppida tahan, polnud ma kindel, kas minna õppima füüsikat või ajalugu. Lõpuks valisin füüsika huvi pärast astrofüüsika vastu.

See oli alles minu bakalaureuseõppe kolmandal kursusel [juures Madridi autonoomse ülikooli], kui võtsin kvantmehaanika kursuse, mõistsin, et see on mind kõige rohkem huvitanud teema. See paelus mind. Algselt õppisin osakestefüüsikat ja lugesin selleteemalisi kursusi, kuna see on kvantfüüsikaga tihedalt seotud. Kuid kui pidin doktorikraadi jaoks mõnele teemale pühenduma, otsustasin keskenduda kvantmaterjalidele ja -seadmetele ning tänaseni olen oma valikuga väga rahul.

Mis sind kvantfüüsika juures kõige rohkem erutab?

Minu arvates on kvantsüsteemide käitumine kütkestav. On palju huvitavaid nähtusi, millest me veel aru ei saa, ja pidevalt tuleb ette palju üllatusi. Praegu on meil võimalus konstrueerida seadmeid ja kvantmaterjale. Kuigi ma ei tööta otseselt rakenduste kallal, leian kvantfüüsika potentsiaali äärmiselt põnevaks, kui ma mõtlen selle käegakatsutavale mõjule, mida see maailmas võib avaldada, nagu digitehnoloogiad, kliimamuutused, meditsiin ja transport.

Millise reaalse maailma probleemi loodate oma uurimistööga lahendada?

Minu uurimistöö keskendub tugevatele elektroonilistele korrelatsioonidele ja ülijuhtivusele. Praegu töötan 2D muaree heterostruktuuride kallal, nagu näiteks keerutatud kahekihiline grafeen, kus kaks süsinikukihti on kaetud suhtelise keerdusega.

Tavaliselt on materjalidel takistus elektrivoolu voolule ja selle ületamiseks kulub palju energiat. Kuid mõne materjali puhul kaob see takistus alla teatud temperatuuri – tavaliselt äärmiselt madalate temperatuuride – ja elektrivool võib voolata energiat kaotamata. Takistuse kadumine on ülijuhtivuse üks omadus, mis juhtub seetõttu, et elektronid sisenevad koostööolekusse, milles nad paarikaupa liituvad. See on üllatav, sest elektronid on laetud osakesed ja tõrjuvad üksteist.

Ülijuhtivusel on palju rakendusi, alates mootoritest, anduritest ja rongidest kuni meditsiinilise pildistamise ja kvantarvutusteni, aga ka tugevate magnetite loomiseks või elektrivoolu juhtimiseks ja akumuleerimiseks ilma energiakuluta.

Teatud tüüpi ülijuhtides tekib ülijuhtivus elektronide ja aatomvõre vastastikmõju tõttu. Kuid see seletus ei tööta niinimetatud "ebakonventsionaalsetes ülijuhtides", mis paljudel juhtudel ülijuhtivad kõrgematel temperatuuridel. Nendes materjalides on ülijuhtivuse ilmnemine üllatav, kuna paarikaupa elektronide vaheline tõmbejõud võib tegelikult olla tingitud laetud osakeste vahelisest tõrjumisest.

Oleks tõesti tore mõista täielikult ebatavalise ülijuhtivuse teadmisi ja mehhanisme ning ennustada või kavandada uusi materjale, millel on kõrgel temperatuuril ülijuhtivus. See on oluline ja põnev kvantprobleem, mida füüsikud on püüdnud selgitada peaaegu 40 aastat. Hiljuti avastatud uute, väga häälestatavate 2D ülijuhtivate seadmetega, nagu muaree heterostruktuurid, saab kavandada palju uusi ülijuhtivaid süsteeme ja sellele nähtusele seletuse leidmine tundub lähemal.

Milliseid ainulaadseid omadusi saavad teiesugused naisuurijad kvantfüüsikasse tuua?

Naistel on annet, intuitsiooni ja visadust ning me ei saa neid omadusi kaotada. Vajame rohkem naisi, et areneda kvantfüüsika põhiteadmistes ja rakendustes.

Praegu kaotame palju andekaid naisi, kes ei tee kvantkarjääri. Neil on teaduses edasijõudmisel rohkem raskusi, sageli kolleegide teadvuseta käitumise tõttu. Samuti valib vähem naisi stereotüüpide ja julgustuse puudumise tõttu kvantfüüsikat. Kuid naistel on ainulaadne võimalus aidata kvantfüüsikat edendada, luues koostöövalmima ja tervitatavama uurimiskeskkonna. Liiga suur konkurents ja ego viivad teaduslike tavadeni, mis suurendavad müra ja viivitavad meie võimet lahendada kvantprobleeme.

Mida näete kvantfüüsika tulevikuna?

Me elame paljude võimaluste ajal. Kvant kasvab ja me oleme nüüd teadlikud tehnoloogiatest, mida saame kvantfüüsika abil leiutada. Rakenduste arendamine on lähiaastatel teadusuuringute võtmeelement, kuid see läheb valesti, kui vähendame alusteaduse tähtsust. Ajalugu näitab meile, et kõige murettekitavamad tehnoloogiad tekivad põhiteaduse avastustest, mitte rakenduste otsimisest.

Kas arvate, et oleme praegu kvantmullis, mis hakkab lõhkema?

Me räägime praegu palju kvantidest, samamoodi nagu kunagi rääkisime palju näiteks nanotehnoloogiast. Tekib palju rakendusi ja uusi teadmisi. Võib-olla pole need rakendused ja arendused need, mida me praegu silmas peame, kuid meie arusaam kvantidest areneb. See ei tähenda, et mull lõhkeks, kuid me ei tohiks suunata oma rahastamist ja jõupingutusi väga kitsale valikutele. Näiteks koondavad mõned rahastamisasutused oma toetuse väga spetsiifilistele kvanttehnoloogiatele ja unustavad nende aluseks olevad kvantmaterjalid. Või rahastavad asutused projekte ainult siis, kui need on seotud konkreetsete taotlustega. See on viga, arvestades, et kvantmaterjalid läbivad praegu revolutsiooni.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• Platoblockchain. Web3 metaversiooni intelligentsus. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/world-quantum-day-in-conversation-with-quantum-physicist-leni-bascones/