A mikrohullámú fotonok feltárják az anonok e3 vagy e5 frakcionális töltését
Az elektron egy elemi részecske, amely az "e" elemi töltést hordozza, a fizika alapvető állandóját. Azonban egy zárt, kétdimenziós vezetőben, amelyet intenzív mágneses mezőnek (10 T) tesznek ki, az elektronok új topológiailag összefüggő kvantumállapotba szerveződhetnek, ahol az elektromos áram frakcionális töltések útján is átvihető: e/3, e/5…. Sem a fermionokat (mint az elektronok), sem a bozonokat (mint a fotonok), ezeket az ember alkotta elemi részecskéket nevezzük anionoknak, mert vélhetően engedelmeskednek a "frakcionált kvantumstatisztikáknak". Az anionok egyes fajtái kihasználhatók "topológiai kvantumszámításra", ahol a kvantuminformációt jól körülhatárolt állapotok (qubit) hordozzák, mivel a topológiailag védett.
A SPEC CEA csapata az anyag kidolgozásában a cambridge-i (Egyesült Királyság) Cavendish Laboratóriummal együttműködve kimutatta, hogy megfigyelhető és manipulálható az e * = e/3 vagy e/5 frakcionális töltés bármelyikének mikrohullámú fotonjaival. f frekvencia. Ezt egy V polarizáció és f frekvenciájú mikrohullámú mező jelenlétében megfigyeltük, hogy a Josephson által adott reláció által adott VJ küszöbfeszültséget meghaladó mértékű, fotoszisztéma által képzett zaj túlzott: e * VJ = hf. Ezeket az eredményeket a "Science" folyóiratban tették közzé.
Ennek a küszöbnek a mérése új, eredeti meghatározást eredményez az anonok frakcionális töltésére. Ez azt is bizonyítja, hogy az anonok képesek elnyelni vagy kibocsájtani a fotonokat, ami utat nyit az időben megoldott manipulációjuknak, és megkísérli kiemelni a részleges statisztikáikat.
Kétdimenziós világban az elemi részecskék halmaza sokkal gazdagabb lenne, mert a megszokott háromdimenziós világunk fermionjain vagy bozonjain kívül lehetőség nyílna arra, hogy az objektumok a közbenső kvantumstatisztikák (vagy statisztikák) végtelennek engedelmeskedjenek. anyoni az "Any-ons" összetett szóból eredő kifejezés szerint [1]. A bozonok és a fermionok létezése e részecskék együttesének szimmetriatulajdonságaiból adódik: két részecske cseréje során a teljes hullámfüggvény változatlanul látja fázisát (fáziseltolás = 0), ha a részecskék bozonok, vagy fázishoz vannak rendelve. e iπ = -1 faktor a fermionok esetében, összhangban a háromdimenziós megfigyelésekkel. A 2. dimenzióban és ugyanahhoz a csereművelethez azonban az e iθ fázistényező bármilyen értéket vehet fel, θ ez a "statisztikai szög", amelynek értéke meghatároz egy adott anyonic statisztikai eloszlást.
Az elmúlt 30 év során a kondenzált anyag fizikusai kétdimenziós elektronikus rendszereket vizsgáltak úgy, hogy az elektronokat egy síkba szorították két félvezető határfelületén. Nagyon gyorsan új váratlan elektronikus kvantumfázisokat figyeltek meg alacsony hőmérsékleten, külső mágneses tér jelenlétében. Először a teljes Quantum Hall-effektus volt [2], ahol az alacsony hőmérsékleten a Hall-ellenállás intenzív alkalmazott mezőjének függvényében az evolúció már nem lineárisan fejlődik, hanem számszerűsített fennsíkokat mutat be, olyan pontosak, hogy új standardot eredményeztek az ellenállás: a Klitzing.
Kísérleti elrendezés: Kétdimenziós vezetőt intenzív mágneses mezőbe merítenek (
10 T). Két elektróda egy kvantumkontaktust hoz létre a központban, ahol a VDC egyenfeszültség frakcionális töltést generál bármelyik áramnál. A töltések áthaladása sztochasztikus, ennek eredményeként az árammal és a töltés értékével arányos elektromos zaj jön létre. Ennek a zajnak az elemzése tette lehetővé a frakcionális töltések meglétét.
Ha az f frekvencián a VHF (t) mikrohullámú feszültséget hozzáadjuk a közvetlen feszültséghez, további elektromos zajt figyelhetünk meg, amely a VJ = +/- hν/e * feszültségküszöbön túl jelenik meg, amely új, frakcionális töltéstől független mérést biztosít és feltárja a mikrohullámú fotonok abszorpciójának/emissziójának lehetőségét.
Egy erősebb mezőnél még meglepőbb fázisok jelentek meg, ahol a Hall-vezetőképesség a vezetőképesség egységének (az ellenállás inverze) töredékévé válik [3]. Ebben a frakcionált kvantum Hall-effektusnak nevezett rendszerben az áramot kvázi részecskék vezethetik, amelyek e * = e/m, m = 3 vagy 5 frakcionális töltetet hordoznak, a kísérleti körülményektől függően. A kvarkokhoz hasonlóan az e/m frakcionális töltések sem választhatók szét vákuumban, és a kétdimenziós elektronikus folyadékban kell maradniuk. De a kvarkokkal ellentétben, amelyek fermionok, ezek az objektumok anionok, amelyek statisztikai szöget π/m mutatnak. Kísérleti kihívás megtalálni a módját ezeknek az anionoknak a részleges statisztikáik bemutatására tett kísérletének megteremtésére kísérleti kihívás, amelynek első lépését a SPEC kutatói most sikeresen megtették. Ezen az áttörésen túl azt is meg kell jegyezni, hogy az anionok nemcsak elméleti érdekességek, hanem manipulációik alapján potenciális új utat is hoznak a kvantumszámítás számára.