World Quantum Day: i samtal med kvantfysikern Leni Bascones

Leni Bascones är en fysiker som forskar om kvantmaterial, med fokus på starkt korrelerade elektronsystem och okonventionella supraledare. Hon är även gästredaktör för fokusnumret av Journal of Physics: Materials, "Kvinnors perspektiv i kvantmaterial”, och har varit medredaktör för Europhysics bokstäver i tre år – som båda är tidskrifter utgivna av IOP-publicering, som också producerar Fysikvärlden.

Vad var din väg in i kvantfysiken?

Jag var inte någon som visste som barn att de ville bli vetenskapsmän för att de gillade att ta reda på hur världen fungerar. Faktum är att när jag var tonåring var min plan att bli modedesigner. Även när jag skulle bestämma mig för vad jag ville studera på universitetet, var jag inte säker på om jag skulle studera fysik eller historia. Till slut valde jag fysik på grund av mitt intresse för astrofysik.

Det var bara under det tredje året av mina grundstudier [vid Autonomous University of Madrid], när jag gick en kurs i kvantmekanik, insåg jag att detta var det ämne jag var mest intresserad av. Det fascinerade mig. Till en början gick jag på partikelfysik och följde kurser om det eftersom det är nära knutet till kvantfysik. Men när jag var tvungen att engagera mig i ett ämne för min doktorsexamen, bestämde jag mig för att fokusera på kvantmaterial och enheter, och än i dag är jag mycket nöjd med mitt val.

Vad gör dig mest upphetsad med kvantfysik?

Jag tycker att kvantsystemens beteenden är fängslande. Det finns många intressanta fenomen som vi inte förstår ännu, och många överraskningar dyker ständigt upp. För närvarande har vi möjlighet att konstruera enheter och kvantmaterial. Även om jag inte arbetar direkt med applikationer, när jag tänker på den påtagliga påverkan det kan ha i världen, såsom digital teknik, klimatförändringar, medicin och transporter, tycker jag att potentialen i kvantfysik är oerhört spännande.

Vilket verkligt problem hoppas du kunna lösa med din forskning?

Min forskning fokuserar på starka elektroniska korrelationer och supraledning. Jag arbetar för närvarande med 2D moiré-heterostrukturer, som tvinnad dubbelskiktsgrafen, där två kollager är överlagrade med en relativ twist.

Typiskt har material ett motstånd mot flödet av elektrisk ström och detta kostar mycket energi att övervinna. Men i vissa material försvinner detta motstånd under en viss temperatur – vanligtvis extremt låga temperaturer – och den elektriska strömmen kan flyta utan att förlora någon energi. Att resistans försvinner är ett kännetecken för supraledning, vilket händer eftersom elektronerna går in i ett kooperativt tillstånd där de går samman i par. Detta är förvånande eftersom elektroner är laddade partiklar och stöter bort varandra.

Superledning har många applikationer, från att bygga motorer, sensorer och tåg, till medicinsk bildbehandling och kvantberäkning, samt att användas för att skapa starka magneter, eller leda och ackumulera elektriska strömmar utan energikostnad.

I en viss typ av supraledare uppstår supraledning på grund av växelverkan mellan elektronerna och atomgittret. Men denna förklaring fungerar inte i så kallade ”okonventionella supraledare”, som i många fall supraledare vid högre temperaturer. I dessa material är uppkomsten av supraledning överraskande eftersom attraktionen mellan elektronerna i par faktiskt kan bero på repulsion mellan de laddade partiklarna.

Det skulle vara riktigt roligt att till fullo förstå insikterna och mekanismerna för okonventionell supraledning, och förutsäga eller konstruera nya material med högtemperatursupraledning. Detta är ett viktigt och fascinerande kvantproblem som fysiker har försökt förklara i nästan 40 år. Med nya, mycket avstämbara 2D supraledande enheter som har upptäckts nyligen, såsom moiré heterostrukturer, kan många nya supraledande system designas, och att hitta en förklaring till detta fenomen verkar närmare.

Vilka unika egenskaper kan kvantliga forskare som du tillföra kvantfysiken?

Kvinnor har talang, intuition och uthållighet, och vi kan inte förlora dessa egenskaper. Vi behöver fler kvinnor för att avancera i kvantfysikens grundläggande kunskaper och tillämpningar.

För närvarande förlorar vi många begåvade kvinnor från att göra en karriär inom kvant. De har större svårigheter att avancera inom vetenskapen, ofta på grund av omedvetna beteenden från kollegor. Dessutom väljer färre kvinnor kvantfysik på grund av stereotyper och brist på uppmuntran. Men kvinnor har unika förutsättningar att hjälpa till att främja kvantfysiken genom att skapa en mer samarbetande och välkomnande forskningsmiljö. För mycket konkurrens och ego leder till vetenskapliga metoder som ökar bruset och försenar vår förmåga att lösa kvantproblem.

Vad ser du som kvantfysikens framtid?

Vi lever i en tid med många möjligheter. Quantum kommer att växa och vi är nu medvetna om de teknologier vi kan uppfinna med hjälp av kvantfysik. Att utveckla applikationer kommer att vara ett centralt inslag i forskningen under de närmaste åren, men det kommer att gå fel om vi minskar den vikt vi lägger på grundläggande vetenskap. Historien visar oss att de mest störande teknologierna kommer från grundläggande vetenskapliga upptäckter, inte genom att söka efter tillämpningar.

Tror du att vi just nu befinner oss i en kvantbubbla som håller på att spricka?

Vi pratar nu mycket om kvant, på samma sätt som vi en gång pratade mycket om till exempel nanoteknik. Många tillämpningar och ny kunskap kommer att dyka upp. Kanske är dessa applikationer och utvecklingar inte de som vi har i åtanke just nu, men vår förståelse av kvantum kommer att utvecklas. Det betyder inte att bubblan kommer att spricka, men vi bör inte fokusera vår finansiering och våra ansträngningar på en mycket snäv uppsättning val. Till exempel koncentrerar vissa finansiärer sitt stöd på mycket specifik kvantteknik och glömmer kvantmaterialet som ligger till grund för dem. Eller så finansierar myndigheterna projekt bara om de är kopplade till specifika ansökningar. Det är ett misstag med tanke på att kvantmaterial går igenom en revolution just nu.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://physicsworld.com/a/world-quantum-day-in-conversation-with-quantum-physicist-leni-bascones/