Verdens kvantedag: i samtale med kvantefysiker Leni Bascones

Leni Bascones er en fysiker som forsker på kvantematerialer, med fokus på sterkt korrelerte elektronsystemer og ukonvensjonelle superledere. Hun er også gjesteredaktør for fokusnummeret av Journal of Physics: Materials, "Kvinners perspektiver i kvantematerialer”, og har vært medredaktør av Eurofysikkbrev i tre år – som begge er tidsskrifter utgitt av IOP Publishing, som også produserer Fysikkens verden.

Hva var din vei inn i kvantefysikk?

Jeg var ikke noen som visste som barn at de ønsket å bli vitenskapsmann fordi de likte å finne ut hvordan verden fungerer. Faktisk, da jeg var tenåring, var planen min å bli motedesigner. Selv da jeg skulle bestemme meg for hva jeg ville studere på universitetet, var jeg usikker på om jeg skulle studere fysikk eller historie. Til slutt valgte jeg fysikk på grunn av min interesse for astrofysikk.

Det var bare i det tredje året av mine lavere studier [på Autonomous University of Madrid], da jeg tok et kurs i kvantemekanikk, skjønte jeg at dette var temaet jeg var mest interessert i. Det fascinerte meg. Til å begynne med gikk jeg for partikkelfysikk og fulgte kurs om det da det er nært knyttet til kvantefysikk. Men da jeg måtte forplikte meg til et tema for doktorgraden min, bestemte jeg meg for å fokusere på kvantematerialer og enheter, og den dag i dag er jeg veldig fornøyd med valget mitt.

Hva begeistrer deg mest med kvantefysikk?

Jeg finner atferden til kvantesystemer fengslende. Det er mange interessante fenomener som vi ikke forstår ennå, og det dukker stadig opp mange overraskelser. For tiden har vi muligheten til å konstruere enheter og kvantematerialer. Selv om jeg ikke jobber direkte med applikasjoner, synes jeg potensialet til kvantefysikk er ekstremt spennende når jeg tenker på den konkrete virkningen det kan ha i verden, som digitale teknologier, klimaendringer, medisin og transport.

Hvilket problem i den virkelige verden håper du å løse med forskningen din?

Forskningen min fokuserer på sterke elektroniske korrelasjoner og superledning. Jeg jobber for tiden med 2D moiré-heterostrukturer, for eksempel vridd tolagsgrafen, hvor to karbonlag er overlagt med en relativ vri.

Vanligvis har materialer en motstand mot strømmen av elektrisk strøm, og dette koster mye energi å overvinne. Men i noen materialer forsvinner denne motstanden under en viss temperatur – vanligvis ekstremt lave temperaturer – og den elektriske strømmen kan flyte uten å miste energi. Forsvinningen av motstand er en egenskap ved superledning, som skjer fordi elektronene går inn i en samarbeidstilstand der de går sammen i par. Dette er overraskende fordi elektroner er ladede partikler og frastøter hverandre.

Superledning har mange bruksområder, fra å bygge motorer, sensorer og tog, til medisinsk bildebehandling og kvanteberegning, i tillegg til å brukes til å lage sterke magneter, eller lede og akkumulere elektriske strømmer uten energikostnader.

I en viss type superleder oppstår superledning på grunn av interaksjonene mellom elektronene og atomgitteret. Men denne forklaringen fungerer ikke i såkalte "ukonvensjonelle superledere", som i mange tilfeller superleder ved høyere temperaturer. I disse materialene er utseendet til superledning overraskende fordi tiltrekningen mellom elektronene i par faktisk kan skyldes frastøting mellom de ladede partiklene.

Det ville vært veldig morsomt å fullt ut forstå innsikten og mekanismene til ukonvensjonell superledning, og forutsi eller konstruere nye materialer med høy-temperatur superledning. Dette er et viktig og fascinerende kvanteproblem som fysikere har forsøkt å forklare i nesten 40 år. Med nye, svært justerbare 2D-superledende enheter som har blitt oppdaget nylig, slik som moiré-heterostrukturene, kan mange nye superledende systemer designes, og å finne en forklaring på dette fenomenet virker nærmere.

Hvilke unike egenskaper kan kvinnelige forskere som deg selv bringe til kvantefysikk?

Kvinner har talent, intuisjon og utholdenhet, og vi kan ikke miste disse egenskapene. Vi trenger flere kvinner for å avansere i grunnleggende kunnskap og anvendelser av kvantefysikk.

For tiden mister vi mange talentfulle kvinner fra å satse på en karriere innen kvante. De møter flere vanskeligheter med å avansere i vitenskapen, ofte på grunn av ubevisst oppførsel fra kolleger. Dessuten velger færre kvinner kvantefysikk på grunn av stereotypier og mangel på oppmuntring. Men kvinner er unikt plassert for å bidra til å fremme kvantefysikk ved å skape et mer samarbeidende og innbydende forskningsmiljø. For mye konkurranse og ego fører til vitenskapelig praksis som øker støyen og forsinker vår evne til å løse kvanteproblemer.

Hva ser du på som fremtiden for kvantefysikk?

Vi lever i en tid med mange muligheter. Kvante vil vokse og vi er nå bevisste teknologiene vi kan finne opp ved hjelp av kvantefysikk. Utvikling av applikasjoner vil være et sentralt element i forskningen de neste årene, men det vil gå galt hvis vi reduserer vekten vi legger på grunnleggende vitenskap. Historien viser oss at de mest forstyrrende teknologiene kommer fra grunnleggende vitenskapelige oppdagelser, ikke ved å søke etter applikasjoner.

Tror du vi er inne i en kvanteboble som er i ferd med å sprekke?

Vi snakker nå mye om kvante, på samme måte som vi en gang snakket mye om for eksempel nanoteknologi. Mange applikasjoner og ny kunnskap vil dukke opp. Kanskje disse applikasjonene og utviklingen ikke er de vi har i tankene for øyeblikket, men vår forståelse av kvante vil utvikle seg. Det betyr ikke at boblen vil sprekke, men vi bør ikke fokusere vår finansiering og innsats på et veldig smalt sett med valg. For eksempel konsentrerer noen finansieringsbyråer sin støtte om svært spesifikke kvanteteknologier og glemmer kvantematerialene som ligger til grunn for dem. Eller etatene finansierer prosjekter kun hvis de er knyttet til konkrete søknader. Det er en feil gitt at kvantematerialer går gjennom en revolusjon akkurat nå.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://physicsworld.com/a/world-quantum-day-in-conversation-with-quantum-physicist-leni-bascones/