행동에서 자기 monopole를 잡는 방법

.SK텔레콤, 갤럭시S10 개통

(서울=연합뉴스) 안정원 기자 = 4일 오전 서울 중구 SKT 타워에서 열린 갤럭시S10 개통행사에서 모델들이 갤럭시 S10 단말기를 선보이고 있다. 2019.3.4 jeong@yna.co.kr

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이젠 사랑할수 있어요 - 해바라기

.실험적으로 처음 단절된 준 입자

2019 년 3 월 4 일 Purdue University 양자 장애를 해결하기위한 새로운 장애물 제거 이 발견은 위상 학적 큐 비트의 개발을위한 길을 열었습니다. 크레디트 : Purdue University / James

Nakamura Qubits는 양자 컴퓨팅에서 정보를 인코딩하는 데 사용되는 단위가 모두 동일하게 생성되지는 않습니다. 일부 연구자들은 다른 종류보다 환경 잡음에 강하고 덜 취약한 위상 적 큐 비트가 양자 컴퓨팅을 추진하기위한 최상의 매체라고 믿습니다. 양자 물리학 은 기본 입자가 상호 작용하고 때로는 서로 모여서 준 입자 라고 불리는 새로운 입자 를 형성 하는 방법을 다룹니다 . 준 입자는 공상 이론 모델에 등장하지만 실험적으로 관찰하고 측정하는 것은 어려운 과제였습니다. 연구자가 준 입자의 간섭 을 조사 할 수있게하는 새로운 장치를 만들면 우리는 하나의 거대한 도약에 가까워 질 수 있습니다. 이번 연구 결과는 Nature Physics 에 발표됐다 . "우리는 입자들을 간섭시킴으로써 이들 입자들을 조사 할 수 있습니다."라고 Purdue 대학의 Bill and Dee O'Brian 교수 인 물리학 및 천문학 교수 인 Michael Manfra가 말했다. "사람들은 오랫동안이 작업을 시도해 왔지만 기술적으로 큰 어려움이있었습니다." 이 작은 입자를 연구하기 위해 Manfra의 그룹은 분자 빔 에피 택시 (molecular beam epitaxy) 라고하는 원자 층을 원자 층으로 만드는 결정 성장 기술을 사용하여 작은 장치를 만듭니다 . 이 소자들은 너무 작아서 전자를 2 차원으로 한정한다. 대리석이 테이블 위에서 돌아 다니 듯이 위아래로 움직일 수 없습니다. "탁상 형"장치가 깨끗하고 부드러 우면 실험의 물리 현상을 지배하는 것이 전자의 개별 동작이 아니라 서로 상호 작용하는 방식입니다. 입자의 개별 에너지를 최소화하기 위해 Manfra 팀은 화씨 -460도 정도의 극 저온으로 냉각 시켰습니다. 또한, 전자는 큰 자기장을 받았다. 이 세 가지 조건 하에서는 : 매우 추운 온도, 2 차원으로 제한되어 자기장에 노출되어 이상한 물리 현상이 일어나기 시작합니다. 물리학 자들은이를 분수 양자 홀 정권 이라고 부른다 . "이 이국적인 조건에서, 전자는 전하의 3 분의 1을 운반하는 것처럼 기본 대상이 보이도록 전자를 배열 할 수 있습니다."라고 Manfra는 물질 공학 및 전기 및 컴퓨터 공학 교수이기도합니다. "우리는 입자의 스핀에 따라 기본 입자를 보손 또는 페르미온으로 생각하지만, 우리의 준 입자는 서로 진화하면서 훨씬 복잡한 동작을합니다. 이러한 상태의 전하 및 통계 특성을 결정하는 것은 오랜 기간 양자 물리학에 도전하라. " 입자를 간섭시키기 위해 Manfra의 그룹은 간섭계를 만들었습니다. 두 개 이상의 준 입자원을 병합하여 간섭 패턴 을 만드는 장치입니다 . 두 개의 돌을 연못에 던져서 어떤 지점에서 파도가 교차하면 간섭을 일으키고 패턴이 바뀔 것입니다. 그러나 이러한 효과를 훨씬 작은 규모로 복제하는 것은 극히 어렵습니다. 이러한 비좁은 공간에서 전자는 서로 반발하는 경향이 있으므로 공간에 다른 전자를 맞추기 위해 추가 에너지가 소요됩니다. 이것은 간섭 효과를 엉망으로 만들어 연구자들이 명확하게 볼 수 없게 만듭니다. 퍼듀 간섭계는 간섭하는 준 입자로부터 25 나노 미터 만 금속판을 추가함으로써 이러한 문제를 극복했습니다. 금속 플레이트는 반발 작용을 차단하여 에너지 비용을 줄이고 간섭을 발생시킵니다. 새로운 장치는 각면에 동일한 벽과 금속 게이트를 가지고 있습니다. 핀볼 기계와 같습니다. 그러나 chaotically 주위에 뿌려진 핀볼과는 달리,이 장치의 전자는 매우 엄격한 패턴을 따릅니다. "양자 홀 효과의 마법은 모든 전류가 중간을 통하지 않고 표본의 가장자리로 이동한다는 것"이라고 제임스 나카무라 박사는 전했다. 후보자는 Purdue에서 그리고 논문의 주 저자이다. "quasiparticles가 빔 스플리터를 통해 터널링되면 양자 역학적 인 의미로 반으로 나뉘며, 두 개의 빔 스플리터에서 두 번 발생하고 서로 다른 두 경로간에 간섭이 발생합니다." 물리학의 그러한 기괴한 영역에서는 연구자들이 그들이보고있는 것이 실제로보고있는 것이라고 생각 하는지를 알기가 어려울 수 있습니다. 그러나 이러한 결과는 잠재적으로 처음으로 연구자들이 준 입자의 양자 역학 간섭을 목격했다는 것을 보여줍니다. 이 메커니즘은 또한 길 아래의 토폴로지 큐 비트 (topological qubit) 개발에 도움이 될 수 있습니다. "우리가 아는 한, 더 복잡한 상태에서 토폴로지 큐 비트의 기초가 될 수있는보다 복잡한 실험을 시도하는 유일한 실행 가능 플랫폼입니다."라고 Manfra가 말했습니다. "우리는이 이상한 자산의 일부를 검증한다는 최종 목표를 가지고 잠시 동안 이러한 목표를 세우려 노력해 왔지만, 아직 완전히 끝나지는 않았지만 이것이 최선의 방법이라는 것을 보여주었습니다."

더 자세히 살펴보기 : 양자 키즈가 자라날 수 있도록 '면역화' 더 자세한 정보 : Aharonov-Bohm의 분수 양자 홀 모드에 대한 간섭, Nature Physics ( 자연 물리학 , 2019). DOI : 10.1038 / s41567-019-0441-8 , https://www.nature.com/articles/s41567-019-0441-8 저널 참조 : 자연 물리학 제공 : Purdue University

https://phys.org/news/2019-03-quasiparticles-experimentally-shown.html

.행동에서 자기 monopole를 잡는 방법

테레사 듀크, 로렌스 버클리 국립 연구소의 2019 년 3 월 4 일 ,적색 점은 양의 자기 전하를 나타내고 파란색 점은 음의 자기 전하를 나타냅니다. 크레딧 : Farhan / Berkeley Lab

미국 버지니아 연구소 (Lawrence Berkeley National Laboratory)의 연구팀은 모노폴 (monopoles)이라고 불리는 이국적인 자성 입자의 형성을 시뮬레이션하는 칩 위에 나노 스케일의 "놀이터"를 만들었다. 최근 Science Advances에 실린이 연구 결과 는 자기 스핀의 힘을 이용해 데이터를 저장하는보다 작고 강력한 메모리 장치, 마이크로 일렉트로닉스 및 차세대 하드 드라이브의 비밀을 가능하게합니다. '얼음 규칙' 수년 동안 다른 연구자들은 하나의 북극 또는 남극을 가진 이론적 인 자성, 원자 입자 인 자기 monopole 의 실제 모델을 만들어 내려고 노력해 왔습니다 . 이러한 애매한 입자는 인공적인 스핀 얼음 물질 - 물 얼음과 유사한 구조를 갖는 나노 자석의 큰 배열 - 원자의 배열이 완전히 대칭이 아니며 잔여 북쪽 또는 남쪽 극으로 이끄는 것 -을 제조하여 시뮬레이션하고 관찰 할 수 있습니다. 맞은 편은 자성을 끈다. (북극은 남극에 그리고 그 반대도 마찬가지이다.) 그래서이 단극들은 그들의 완벽한 일치를 찾기 위해 움직이려고 시도한다. 그러나 기존의 인위적인 인공 스핀은 2 차원 시스템이기 때문에 monopoles는 매우 제한적이어서 자기 monopoles가 어떻게 행동하는지에 대한 현실적인 묘사가 아니라고 Berkeley Lab의 Advanced Light Source (ALS) 의 박사후 연구원 인 Alan Farhan은 말했다. 연구 당시에는 스위스의 Paul Scherrer Institute와 함께 있습니다. 이 장애물을 극복하기 위해 버클리 연구소 팀은 "얼음 규칙"을 따르는 나노 수준의 3 차원 시스템을 시뮬레이션했습니다.이 시스템은 물이나 미네랄 파이로 클로 어로 형성된 얼음 속에 원자가 어떻게 배치되는지를 관리하는 원리입니다.

칩상의이 나노 스케일 "놀이터"는 나노 자석을 사용하여 "모노폴 (monopoles)"이라고 불리는 이색 성 자성 입자의 형성을 시뮬레이션합니다. 크레디트 : Farhan / Berkeley Lab

"이것은 우리 업무의 중요한 요소입니다."라고 Farhan은 말했습니다. "우리의 3-D 시스템을 이용하면 북극 단극 또는 남극 단극은 고립 된 자기장과 같은 환경에서 다른 입자들과 상호 작용할 수있는, 즉 단극 처럼 움직일 수 있습니다 . 칩상의 나노 월드 연구진은 나노 규모의 과학 연구 시설 인 버클리 연구소 (Berkeley Lab)의 분자 파운드리 (Molecular Foundry)에서 개발 된 정교한 리소그래피 도구를 사용하여 나노 자석의 3 차원 정사각형 격자를 패턴 화했다. 격자의 각 자석은 박테리아의 크기와 비슷하며 평평한 1 센티미터 - 1cm 크기의 실리콘 웨이퍼 위에 놓입니다. "그것은 작은 웨이퍼 위에 작은 건축물을 가진 나노 세계"라고 자연적으로 똑같이 원자 적으로 구성되어 있다고 Farhan은 말했습니다. 연구진은 나노 구조를 만들기 위해 20 ~ 30 나노 미터 내에 두 개의 노출을 합성했다. 공동 저자 인 Scott Dhuey는 Molecular Foundry에서 4 가지 유형의 구조로 이루어진 나노 패턴을 작은 실리콘 칩에 가공했습니다. 이 칩은 전 세계의 과학자들을 방문하는 싱크로트론 광원 연구 시설 인 ALS에서 연구되었습니다. 연구진은 X 선 광전자 전자 현미경 (PEEM)이라는 기술을 사용하여 나노 구조에서 자성 구조물에 민감한 강력한 X 선 광선을 보내어 온도 변화에 따라 단극이 어떻게 형성되고 움직이는 지 관찰했다.

190K로 기록 된이 XMCD (X-ray magnetic circular dichroism) 이미지 시퀀스는 온도 변화에 따라 모노폴이 어떻게 형성되고 움직이는지를 보여줍니다. 크레딧 : Farhan / Berkeley Lab

다른 광원의 PEEM 현미경과 달리 Berkeley Lab의 PEEM3 현미경은 X 선의 입사각이 더 높으며 태양이 특정 각도에서 표면에 부딪 칠 때 건물에서 투사되는 그림자와 유사한 그림자 효과를 최소화합니다. "실제로, 기록 된 이미지는 그림자 효과가 전혀 나타나지 않습니다."라고 Farhan이 말했습니다. "이것은 PEEM3을이 프로젝트의 성공에 가장 중요한 요소로 만듭니다." Farhan 씨는 PEEM3이 인공 동결 얼음이 액체로 녹아 드는 순간 응축 된 자기 모노폴이 어떻게 형성되는지를 실시간으로 포착하여 섭씨 100도 이하 (섭씨 영하 280도 이하)의 범위에서 사용자가 완전한 온도 제어를 할 수있는 유일한 현미경이라고 덧붙였다. 액체가 증발하여 가스와 같은 상태의 자기 전하, 즉 플라즈마로 알려진 물질의 형태로 증발합니다. 연구원들은 이제 소형 하드 드라이브와 같은 소형 장치에 더 많은 데이터를 저장하기 위해 입자의 자성 스핀 특성을 활용하는 마이크로 일렉트로닉스 분야에서 더 작고 강력한 스핀 트로닉스의 발전을 위해 더 작아 진 나노 자석을 만들려고합니다. 이러한 장치는 자성 필름과 초전도 박막을 사용하여 자성 모노폴을 배치 및 조작하여 기존의 자기 저장 장치의 1과 0과 유사한 극 또는 극의 북쪽 또는 남쪽 방향을 기준으로 데이터를 정렬 및 저장합니다. 추가 정보 : 모노폴 전류는 자석을 제어하는 방법을 제공합니다.

더 자세한 정보 : Alan Farhan 외, 거시적으로 퇴화 된 인공 스핀 얼음의 응집 자기 monopole 역학, Science Advances (2019). DOI : 10.1126 / sciadv.aav6380 저널 참조 : 과학 진보 :에 의해 제공 로렌스 버클리 국립 연구소

https://phys.org/news/2019-03-magnetic-monopole.html#nRlv

.자기 스토리지를 변형시키는 것은 양자의 비전에서 비롯 될 수 있습니다

2019 년 3 월 4 일, 미국 물리 학회 , 제안 된 실험 설정의 개략도. 강렬한 레이저 펄스는 강자성 철 단일 층을 여기시켜 고차 고조파를 생성합니다. 고조파 신호는 카메라로 수집됩니다. 카메라가 스핀 분해되면 스핀 업 전자 및 스핀 다운 전자에서 신호를 감지 할 수 있습니다. 크레딧 : Zhange

자성 재료는 연간 약 500 억 달러의 전세계 시장 점유율을 가지고 있습니다. 이러한 물질 연구의 새로운 영역 인 femtomagnetism은 정보 처리 기술을 저장 장치로 몇 배 더 빠르게 변환 할 수있는 초고속의 자기 저장 장치로 이어질 수 있습니다. 연구진은 철 박막에서 레이저 광의 고조파 생성을 이용하여 이러한 빠른 자기 저장을 특징으로하는 탁상용 방법을 발표했다.이 연구에서 연구자들은 피아노의 건반을 두드리며 음파를 생성한다고 비난했다. 그들은 이번 주 Boston에서 열리는 2019 American Physical Society March Meeting에서 연구 결과를 발표하고 연구자 중 한 명이 기자 회견에 참여하여 연구 내용을 설명합니다. 이 보도 자료의 끝에는 원격으로보고보고 질문 할 수있는 로그온 정보가 포함되어 있습니다. 만약 당신이 피아노를 부드럽게 연주한다면, 피아노 해머는 특정 기본 주파수의 사운드를 생성하는 현을 치게된다고 리드 연구가 인 Guoping Zhang은 설명했다. 그러나 더 세게 치면 저음에서 고음으로 변한다. "베이스 지역에서는 기본 주파수의 50 ~ 60 배 또는 50 ~ 60 배의 고조파가 있습니다." "우리의 작업에서 우리는 본질적으로 단일 주파수를 많은 주파수, 많은 주파수의 배수 또는 고조파로 변환하여 빛으로 동일한 작업을 수행합니다." " 높은 고조파를 생성 할 수 있는 비자 성 물질 이 많이 있습니다."인디애나 주립 대학의 물리학 교수 인 장 (Zhang)은 말했다. "우리 연구의 중요성은 고조파 개념을 기술적으로 중요한 자성 재료 로 확장하는 것입니다 ." 이 방법은 수십억 초의 시간 규모에서 강력한 레이저 펄스의 영향으로 전자가 어떻게 이동하는지 또는 스핀 하는지를 측정합니다. Zhang 교수는 샘플의 자기 적 특성을 측정하는 방법은 많이 있지만, 대부분 스핀 전자의 중심에있는 양자 역학적 스핀을 풀 수있는 능력이 부족하다고 말했다. "이전에 전혀 알지 못했던 방법의 진부함은 우리가 스핀 신호를 직접 감지 할 수 있다는 것"이라고 Zhang은 말했다. "이 신호는 매우 중요하며 스핀 기반 기술의 핵심입니다." Zhang은 "연구자들은 필요한 측정을 수행하기 위해 매우 큰 설비에 의존하는 경우가 많으며 Fe 박막의 고조파 생성은 탁상 형 실험이므로 많은 그룹에서보다 쉽게 접근 할 수 있습니다." "우리의 연구는 우리 앞에 선구적인 여러 작품에서 영감을 얻었습니다."장이 말했다. 첫 번째는 자기장이 아닌 초고속 레이저 펄스가 시료의 자기를 제거하는 데 사용할 수있는 femtomagnetism입니다. 두 번째는 다른 재료의 고조파 발생 연구입니다. "우리는이 두 분야를 하나로 묶었습니다. "미래에는 다른 기술로는 조사하기 어려운 복잡한 스핀 질감을 가진 훨씬 더 복잡하지만 기술적으로 중요한 재료를 검사 할 계획입니다." Zhang은이 그룹의 연구가 전자 스핀을 사용하여 정보를 전달하는 양자 기술과 동일한 비전을 가지고 있지만 자기 저장 아이디어에서 비롯된 것이기 때문에 더 실용적이라고 말한다. "우리의 현재 작업은 양자 비트를 특징 짓는 방법을 제공 할 것"이라고 그는 말했다.

추가 정보 : 메모리 저장을위한 스핀 제어 More information : 2019 년 APS 3 월 회의 프레젠테이션 "장군님, Mingsu Si, Murakami Mitsuko, Yihua Bai 및 Thomas F. George가 발표 한"스핀 및 전하 역학을 조사하는 도구로서의 강자성 박막의 고조파 생성 " , 3 월 4 일 오후 3시 30 분 보스턴 컨벤션 및 전시 센터 209 호실에서. 개요 : meetings.aps.org/Meeting/MAR19/Session/C41.4 :에 의해 제공 미국 물리 학회

https://phys.org/news/2019-03-magnetic-storage-stem-vision-quantum.html#nRlv

.공중에서의 어셈블리 : 사운드를 사용하여 중력을 무시하십시오

2019 년 3 월 4 일, 바스 대학,음향 화살표를 사용하여 조립 및 조작. (등고선 바닥 상태), 1 ~ 5 개. b, 실험 설정의 개략도. 소리의 속도는 CS = 343 m-1입니다. 주파수가 45.65kHz이고 파장이 λ / s이고 두 개의 노드가 모두 고 정성파 파란 선을 생성하는 선택이있다. 폴리에틸렌 입자는 두 개의 중위도 쪽과 양성 반응을 보인다. c, 측면에서의 클러스터의 이미지. 클러스터는 또 한 이미지화 된 것 (d)이다. 다른 클러스터 구성, 아래에서 군대. 2 차원에서 5 입자 클러스터 구성은 하나만 있습니다. 6 개의 입자가 평행 사변형 P, 갈매기 C와 삼각형 T의 3 가지 별개의 기저 상태 중 하나를 형성 할 수 있습니다. 아래쪽 : 7 개 입자 클러스터는 꽃 (Fl), 거북이 (Tu), 나무 (Tr) 및 보트 (Bo). 신용 : 자연 물리학 ( 자연 물리학) (2019). DOI : 10.1038 / s41567-019-0440-9

Bath 대학의 과학자들은 소위 "부드러운 로봇 공학"에 응용할 수있는 실험에서 소리를 사용하여 입자를 부상시키고 행성이 어떻게 형성되기 시작하는지 밝혀줍니다. 배스 대학교 (University of Bath)와 시카고 대학교 (University of Bath)의 연구팀은 재료가 단단한 평평한 표면에 있지 않을 때 함께 모이는 방법에 관심이있었습니다. 그들은 음파 를 사용 하여 약 1mm 직경의 입자 를 공중에 뜨게 하고 일반적인 플라스틱 폴리에틸렌으로 만든이 입자들이 6 ~ 7 개의 작은 그룹으로 2 차원으로 상호 작용하는 방법을 연구했습니다. 5 개 이하의 입자가있을 때 하나의 구성에만 입자 클러스터가 형성됩니다. 그러나 적어도 6 개의 입자가 존재할 때, 과학자들이 발견 한 것처럼 모일 때 조립할 수있는 다양한 형태가 있습니다. 입자를 부상시키고 고속 카메라를 사용함으로써 연구자들은 이러한 다양한 구성을 포착 할 수있었습니다. 그들은 6 개의 입자 그룹이 평행 사변형, 갈매기 형, 삼각형의 3 가지 형태를 형성 할 수 있음을 발견했습니다. 하나 더 많은 입자를 추가하여 7 개를 만들면 입자가 꽃, 거북이, 나무 또는 보트와 비슷한 네 가지 모양 중 하나로 클러스터링됩니다. 팀은 음파의 주파수를 변경하여, 그들은 클러스터를 조작하고 긴급 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견 한 모양 . 그들은 모양을 재배치하는 것이 종종 "경첩"역할을하는 한 입자에 의존하고 재구성하기 위해 다른 주변을 빙빙 돌며 잠재적 인 응용 범위에서 매우 유용 할 수 있음을 발견했습니다. Bath of University 물리학과의 Anton Souslov 박사는 다음과 같이 말했습니다 : "6 개의 입자는 여러 모양 사이에서 변화하는 데 필요한 최소한의 것입니다. "우리는 초음파 주파수를 변경함으로써 입자 클러스터를 움직이고 재 배열 할 수 있음을 발견했습니다. 이것은 복잡한 구조를 형성하기 위해 객체를 조작하는 새로운 가능성을 열어 줍니다. 아마도 우리가 관찰 한 이러한 경첩은 새로운 제품을 개발하는 데 사용될 수 있습니다. 웨어러블 기술 또는 소프트 로봇 분야의 도구 - 과학자 및 엔지니어가 강성 재료로 만든 것보다 더 유연하고 적응력이 뛰어난 로봇을 만들기 위해 부드럽고 조작 가능한 재료를 사용하는 곳. "초음파를 제어하는 방법을 이해하는 것은 매우 중요합니다. 초음파는 이미 업계 및 가정용 제품에서 가습기 (건조한 시카고 윈터의 경우)의 작은 물방울을 단단한 표면에서 닦아내는 데 사용되었습니다. 우리 과학자에게는 먼지를 부양하기 위해 중력을 무시합니다. 우주 먼지가 함께 뭉쳐지기 시작할 때 어떻게 행성과 위성과 같은 우주의 시체가 형성되는지 이해하기 위해 지구를 기반으로하는 실험을 개발하는 데 더 근본적인 관심을 가지고있다 "고 말했다. 이 연구는 Nature Physics에 발표되었습니다 . 연구팀은 이제 어쿠스틱 부상으로 더 많은 수의 입자를 결합하여 복잡한 구조를 조립하는 방법을 연구 할 계획이다.

추가 탐구 : 연구원은 큰 구체의 음향 부상을 설명합니다. 더 자세한 정보 : 음향 학적 힘에 의한 클러스터 형성과 부상 된 입상 물질의 활성 변동, Nature Physics ( 자연 물리학 , 2019). DOI : 10.1038 / s41567-019-0440-9 , https://www.nature.com/articles/s41567-019-0440-9 저널 참조 : 자연 물리학 제공 : University of Bath

https://phys.org/news/2019-03-air-defy-gravity.html#nRlv