Физики обнаружили частичные экситоны — частицы, нарушающие законы квантовой физики

В ходе недавнего исследования учёные-физики Брауновского университета идентифицировали новый класс квантовых объектов — дробные экситоны, чьё поведение является неожиданным и может в корне изменить понимание исследователями законов квантового мира.

«Наши находки указывают на абсолютно новый класс квантовых частиц, которые не обладают общим зарядом, но демонстрируют уникальную квантовую статистику», — отметил Цзя Ли, доцент кафедры физики Брауновского университета.

Работа проводилась в сотрудничестве с тремя аспирантами и одним из профессоров кафедры физики университета. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Команда сосредоточила своё внимание на явлении, известном как дробный квантовый эффект Холла. В рамках экспериментов ученые создали структуру из двух тончайших слоёв графена, разделённых изолирующим слоем гексагонального нитрида бора. Данная схема позволила им точно управлять движением электрических зарядов и генерировать экситоны.

При воздействии на систему чрезвычайно мощных магнитных полей, многократно превышающих земное, была замечена особенность новых дробных экситонов. Эти частицы обладали уникальными характеристиками, не соответствующими стандартным категориям бозонов или фермионов, проявляя черты обоих типов частиц.

«Такое неожиданное поведение указывает на то, что дробные экситоны могут представлять собой совершенно новый класс частиц с уникальными квантовыми особенностями. Мы смогли доказать, что экситоны могут существовать при дробном квантовом эффекте Холла, причём некоторые из них возникают в результате спаривания частиц с дробным зарядом», — отметил один из соавторов исследования.

Открытие данного класса частиц имеет потенциал значительно улучшить методы хранения и управления информацией на квантовом уровне, что может способствовать разработке более скоростных и надёжных квантовых компьютеров.

«Мы фактически открыли новое направление для изучения и управления этим явлением, и это только начало. Впервые в экспериментальных условиях доказано существование подобных частиц, и теперь мы углубим исследование их возможностей. Это аспект квантовой механики, о котором мы не знали или, как минимум, не осознавали его ценности ранее», — подчеркнул Ли.

Следующим шагом станет изучение взаимодействий дробных экситонов и потенциал их контролирования.

Источник: iXBT