时间对称性的破坏产生了可以编码信息的分子

分形图

由Fapesp的支持和在科学报告中发表的研究人员进行的研究中的理论发现可能会被利用在发展中量子计算

在一项研究中发表科学报告,一群研究人员隶属于巴西圣保罗州立大学(UNESP)描述了一个重要的理论发现可能导致量子计算和自旋电子学的发展(自旋电子),一个新兴的技术,利用电子自旋角动量或而不是电子电荷建立更快、更高效的设备。

这项研究得到了FAPESP的支持。该研究的首席研究员安东尼奥·卡洛斯·塞里多尼奥(Antonio Carlos Seridonio)是圣保罗州立大学(São Paulo State) Solteira分校(Ilha Solteira)联合国大学物yabovip2021理和化学系教授。他的研究生Yuri Marques, Willian Mizobata和Renan Oliveira也参加了比赛。

研究人员观察到,当时逆转对称打破时,具有编码信息的能力的分子在称为Weyl半定。

这些系统可以被认为是三维版本石墨烯.并与一种叫做韦尔费米子的特殊天体有关。它们是无质量的、准相对论性的、手性的粒子——准相对论性是因为它们的运动方式与光子(光的基本“粒子”)相似,它们的行为就好像是相对论性的,收缩空间,膨胀时间。

打破时间对称

研究人员在科学报告中进行的研究中进行的研究中的理论发现可以在量子计算的发展中被利用(在学习的系统中显示密度。)学分:科学报告

“手性”一词适用于不能叠加在镜像上的物体。球体是无手性的,但我们的左手和右手是手性的。在费米子的例子中,手性使它们表现为磁单极子,而不像平凡世界中所有的磁性物体表现为偶极子。

由德国数学家,物理学家和哲学家Hermann Weyl(1885-1955)提出1929年的Weyl Fermions作为Dirac等式的可能解决方案。该等方程式由英国理论物理学家Paul Dirac(1902-1984)配制,结合了量子力学和特殊相对性的原理来描述电子,夸克和其他物体的行为。

韦尔费米子是一种假设实体,在自然界中从未被自由观察到,但2015年的研究表明,它们可以成为解释某些现象的基础。

类似于Majorana Fermions,也解决了Dirac的方程,Weyl Fermions在冷凝物分子系统中表现为准颗粒。

这个领域,在高能物理和凝聚态物理收敛,动员了主要研究成果,不仅因为它提供的机会发展的基础科学,还因为这些准粒子的特性可能有一天被用于量子计算编码信息。

新的研究在unespilha solteira在那方面发布了。“我们的理论研究重点是由广泛分离的原子组成的分子。这些分子不会在韦延背景外部可行,因为原子之间的距离可防止它们形成共价键并因此来自共享电子。我们证明了渭瓜半球中的电子散射的手感导致磁性化学键的形成,“Seridonio告诉Agênciafapesp。

Weyl半金属的例子包括砷化钽(TaAs)、砷化铌(NbAs)和磷化钽(TaP)。

“在这些材料中,韦尔费米子扮演着与石墨烯中的电子类似的角色。然而,石墨烯是一种准2d体系,而这些材料是完全3D的,”Seridonio说。

理论研究表明,这些系统中的威尔仙群岛在Dirac胎粒子中出现在狄拉克池中的分裂,包括所谓标准模型的所有材料颗粒,具有中微子可能的可能性。

这些分裂发生在传导带(自由电子循环的空间)接触价带(原子中电子的最外层)的点上。

“对称性的破坏使得Dirac节点分裂成一对手性相反的Weyl节点。在我们的研究中,我们打破了时间反转的对称性,”Seridonio说。

时间反转对称基本上意味着如果时间流逆转,系统保持不变。“当这种对称性破裂时,所得分子具有旋偏倾斜的轨道。”

在通常的分子系统中,自旋向上的电子和自旋向下的电子均匀分布在电子云中。但在韦尔系统中却不是这样。

“结果是分子,其中旋转和旋转电子云在空间上不同。Seridonio表示,这种特殊性可用于编码信息,因为分子可以与二元系统相关联,这是一个是比特或基本的信息单位,“Seridonio表示。

标题标题为“威尔半型杂质的手性磁性化学键”(DOI:10.1038 / S41598-019-44842-8)作者Y. Marques, W. N. Mizobata, R. S. Oliveira, M. de Souza, M. S. Figueira, I. A. Shelykh和A. C. Seridonio可在www.nature.com/articles/s41598 - 019 - 44842 - 8

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