ٹوپولوجیکل سپر کنڈکٹر غیر معمولی کرسٹل لائن کی حیثیت رکھتا ہے - فزکس ورلڈ

امریکہ، برطانیہ اور آئرلینڈ کے محققین نے یورینیم ڈیٹیلورائیڈ (UTe) میں ایک نئی کرسٹل لائن سپر کنڈکٹنگ حالت کی نشاندہی کی ہے۔₂)۔ اس ریاست کا وجود سپر کنڈکٹیویٹی کی روایتی تصویر کو چیلنج کرتا ہے اور کوانٹم کمپیوٹرز کی ترقی کے لیے مضمرات ہو سکتا ہے۔

ٹیم لیڈر کا کہنا ہے کہ "طبعیات دان 60 سال سے زیادہ عرصے سے اس طرح کے مواد کی تلاش کر رہے ہیں۔ شوکیو وانگ, میں ایک کنڈینسڈ میٹر فزیکسٹ اور پوسٹ ڈاکٹرل محقق آکسفورڈ، برطانیہ کی یونیورسٹی.

سپر کنڈکٹرز وہ مواد ہیں جو بغیر کسی مزاحمت کے بجلی چلاتے ہیں۔ Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) تھیوری آف سپر کنڈکٹیویٹی میں، مزاحمت سے پاک کرنٹ بہاؤ میں منتقلی کم درجہ حرارت پر ہوتی ہے، جب الیکٹران اپنی باہمی برقی ریپلشن پر قابو پا کر نام نہاد "کوپر جوڑے" بناتے ہیں جو مواد کے ذریعے بغیر کسی رکاوٹ کے سفر کر سکتے ہیں۔ ایک سپر فلوڈ کی طرح.

s-, p- اور d- لہر کی ہم آہنگی۔

ان کوپر جوڑوں کے لہراتی افعال میں توازن کی تین ممکنہ اقسام ہیں: s-, d- یا p-لہر. s-ویو سپر کنڈکٹرز میں روایتی (یعنی بی سی ایس تھیوری کو ماننے والے) سپر کنڈکٹرز جیسے لیڈ، ٹن اور مرکری شامل ہیں۔ ان مواد میں، ہر کوپر جوڑا اسپن اپ کے ساتھ ایک الیکٹران اور اسپن ڈاؤن کے ساتھ ایک الیکٹران پر مشتمل ہوتا ہے۔ جیسا کہ یہ الیکٹران ایک دوسرے کی طرف بڑھتے ہیں، ان کی خالص اسپن کونیی رفتار صفر ہوتی ہے۔

d-ویو سپر کنڈکٹیوٹی غیر روایتی (غیر BCS) اعلی درجہ حرارت والے سپر کنڈکٹرز جیسے کاپر آکسائڈز (کپریٹس) میں ہوتی ہے۔ ان مواد میں الیکٹران بھی کوپر جوڑے بناتے ہیں جہاں ایک الیکٹران اوپر گھومتا ہے اور دوسرا نیچے گھومتا ہے، لہٰذا ہر جوڑے کے لیے کل گھماؤ والی کونیی رفتار دوبارہ صفر ہے۔ تاہم، جوڑوں کی مداری کونیی رفتار غیر صفر ہے۔

آخری زمرہ، p-ویو سپر کنڈکٹرز، منفرد اور انتہائی الگ ہے کہ ان مواد کے کوپر جوڑے کے ویو فنکشنز میں عجیب برابری ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ دونوں الیکٹران یا تو اوپر گھومتے ہیں یا نیچے گھومتے ہیں، جس سے ہر جوڑے کو سپن اینگولر مومینٹم کا ایک ہی مقدار ملتا ہے۔

p-لہروں کے سپر کنڈکٹرز نے حال ہی میں کافی توجہ مبذول کی ہے کیونکہ وہ ٹاپولوجیکل سپر کنڈکٹرز بھی ہیں، مطلب یہ ہے کہ وہ اپنے کناروں پر غیر معمولی حالتیں رکھتے ہیں۔ یہ کنارے کی حالتیں، جنہیں میجورانا زیرو موڈز کے نام سے جانا جاتا ہے، کوانٹم کمپیوٹنگ میں ایپلی کیشنز ہو سکتی ہیں۔ طاق برابری کوپر جوڑوں کے ساتھ تکنیکی طور پر قابل عمل ٹاپولوجیکل سپر کنڈکٹرز کی تلاش اس طرح کوانٹم مادے کی تحقیق میں ایک گرما گرم موضوع ہے۔

بیک گراؤنڈ سپر فلوڈ میں سرایت شدہ ایک الیکٹرانک کرسٹل

نئے کام میں، محققین وانگ کی قیادت میں اور سی سیمس ڈیوس آکسفورڈ میں، ایک ساتھ کیانگ چیانگ گو of کورنیل یونیورسٹی اور جوزف پی کیرول پر یونیورسٹی کالج کاک، UTe میں سپر کنڈکٹنگ جوڑی کی صلاحیت کے مقامی ماڈیولز کو دیکھنے کے لئے اسکیننگ جوزفسن ٹنلنگ مائکروسکوپی نامی ایک تکنیک کا استعمال کیا۔₂، حال ہی میں دریافت شدہ ٹاپولوجیکل سپر کنڈکٹر۔ یہ تکنیک بے مثال مائیکرو الیکٹرونولٹ اسکیل انرجی ریزولوشن فراہم کرتی ہے، جس سے الیکٹران جوڑی توانائی کے فرق کو جوہری سطح پر تصور کیا جا سکتا ہے۔

ٹیم کے مشاہدات سے معلوم ہوا کہ UTe میں الیکٹران کے کچھ جوڑے₂ پس منظر کی سطح کے اندر ایک کرسٹل لائن ڈھانچہ بنائیں۔ اس طرح کے ڈھانچے کو الیکٹران پیئر ڈینسٹی ویوز (PDW) کے نام سے جانا جاتا ہے، اور ٹیم نے پہلے ان کا مشاہدہ کیا تھا۔ s- ویو سپر کنڈکٹرز اور میں d- ویو سپر کنڈکٹرز. اس لیے تازہ ترین نتائج یہ ظاہر کرتے ہیں کہ PDW حالت تمام قسم کے Cooper-pair symmetries کے لیے عام ہے۔

غیر روایتی سپر کنڈکٹر توقع سے بھی زیادہ عجیب ہے۔

"ہمارے اور بڑے پیمانے پر سپر کنڈکٹنگ کمیونٹی کے لیے جو چیز دلچسپ ہے وہ یہ ہے کہ ہم نے جو PDW دریافت کیا ہے وہ بڑی تعداد میں ظاہر ہوتا ہے۔ pویو سپر کنڈکٹر،" وانگ کہتے ہیں۔ وہ مزید کہتی ہیں کہ الیکٹرانوں کے جوڑوں میں اندرونی زاویہ کی رفتار دکھائی دیتی ہے: "اگر یہ سچ ہے، تو جو ہم نے دریافت کیا ہے وہ پہلا PDW ہے جو الیکٹرانوں کے غیر ملکی اسپن-ٹرپلٹ جوڑوں پر مشتمل ہے جس میں دونوں الیکٹرانوں کے گھماؤ ایک ہی سمت میں اشارہ کرتے ہیں۔ . جبکہ ایسی ریاستیں موجود ہیں۔ pسپر فلوئڈ ہیلیم 3 کی لہر، وہ سپر کنڈکٹرز میں بے مثال ہیں۔

ٹاپولوجیکل کوانٹم کمپیوٹرز کے لیے ایک کوانٹم بٹ مواد

یو ٹی ای₂ پہلی بار پانچ سال پہلے ترکیب کیا گیا تھا اور اس بات کے بڑھتے ہوئے ثبوت موجود ہیں کہ اسے نام نہاد ٹاپولوجیکل کوانٹم کمپیوٹرز میں کوانٹم بٹس یا کوئبٹس بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے کمپیوٹرز میں کنارے کی حالتیں محفوظ رہیں گی، اور اس لیے ڈیکوہرنس نامی ایک رجحان کے لیے مضبوط ہوں گی جس میں کوئبٹس اپنے ماحول کے ساتھ تعامل کی وجہ سے اپنی کوانٹم فطرت (اور ان میں انکوڈ شدہ معلومات) کھو دیتے ہیں۔

"UTe₂ اس طرح زیادہ مستحکم اور عملی کوانٹم کمپیوٹرز کو فعال کر سکتا ہے،" وانگ بتاتا ہے۔ طبیعیات کی دنیا. "ہمارا کام اس دلچسپ مواد کو سمجھنے اور اس طرح کی ایپلی کیشنز کو غیر مقفل کرنے کی طرف ایک اہم قدم ہے۔"

ٹیم کے نتائج شائع کیے گئے ہیں۔ فطرت، قدرت.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ آٹوموٹو / ای وی، کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://physicsworld.com/a/topological-superconductor-harbours-unusual-crystalline-state/