A neutronokat használó eszköztervezést korábban soha nem sikerült sikeresen bebizonyítani, annak ellenére, hogy a fotonok és elektronok pálya szögimpulzusának kísérleti szintézisére és tanulmányozására szolgáló technikákat alaposan kutatják. A neutronok egyedi tulajdonságokkal rendelkeznek, ezért a kutatóknak új eszközöket kellett kidolgozniuk, és új megközelítéseket kellett kidolgozniuk a velük való munkavégzéshez.
Az Institute for Quantum Computing (IQC) tudósai olyan eszközt fejlesztettek ki, amely egyértelműen meghatározott pályával csavart neutronokat állít elő. perdület először a kísérlettörténetben. Ez az úttörő tudományos vívmány, amelyet korábban lehetetlennek hittek, vadonatúj módot kínál a tudósok számára a következő generációs kvantumanyagok növekedésének vizsgálatára, a következő alkalmazási területeken: kvantumszámítás az alapvető fizika újszerű problémáinak felfedezésére és megoldására.
Dr. Dusan Sarenac, az IQC kutatója és a Transformative Quantum Technologies műszaki vezetője a Waterloo Egyetemen elmondta: "A neutronok Hatékony szonda a feltörekvő kvantumanyagok jellemzésére, mivel számos egyedi tulajdonsággal rendelkeznek. Nanométer méretű hullámhosszuk, elektromos semlegességük és viszonylag nagy tömegük van. Ezek a tulajdonságok azt jelentik, hogy a neutronok át tudnak haladni olyan anyagokon, amelyeket a röntgen és a fény nem tud.”
Az IQC és a Fizikai és Csillagászati Tanszék oktatója, Dr. Dmitry Pushin és csoportja villára emlékeztető kis szilícium rácsszerkezeteket épített tanulmányaihoz. Ezek az eszközök olyan kicsik, hogy több mint hatmillió villakimozdulási fázisú rács található mindössze 0.5 cm x 0.5 cm-es méretben. Az egyes neutronok dugóhúzó-mintázatban csavarodni kezdenek, amikor az egyes neutronok árama halad át ezen az eszközön. Egy speciális neutronkamera rögzítette a neutronok képét 19 méter megtétele után. A csoport észrevette, hogy minden neutron 10 cm széles, fánk alakú nyomokká nőtt.
A továbbterjedt neutronok fánkmintája azt jelzi, hogy speciális spirális állapotba kerültek, és hogy a csoport rácsos eszközei kvantált orbitális szögimpulzusú neutronnyalábokat hoztak létre, ami az első ilyen jellegű kísérleti eredmény.
Dr. Dmitry Pushin, az IQC és a Waterloo Fizikai és Csillagászati Tanszék oktatója, mondott, „A neutronok népszerűek az alapvető fizika kísérleti igazolásában, a három könnyen elérhető szabadsági fokozat felhasználásával: a spin, az út és az energia. Ezekben a kísérletekben csoportunk lehetővé tette a pálya szögimpulzusának használatát a neutronnyalábokban, ami további kvantált szabadsági fokot biztosít. Ennek során olyan eszköztárat fejlesztünk ki, amely a kvantumeszközök következő generációjához, például kvantumszimulátorokhoz és kvantumszámítógépekhez szükséges bonyolult anyagok jellemzésére és vizsgálatára szolgál."
Journal Reference:
- Dusan Sarenac, Melissa Henerson és mtsai. Neutron helikális hullámok kísérleti megvalósítása. Tudomány előlegek. DOI: 10.1126/sciadv.add2002
