Az anyag építőköve a kulcs az új informatikai forradalomhoz

Az elektron negatív töltésű elemi részecske, az anyag egyik alapvető alkotóeleme, mely egyaránt felelős a mágnesességért és az elektromosságért: mindkét fizikai fogalom létrejöhet az egy irányba mozgó elektronok hatására. Úgy tudjuk, e részecskének nincs semmilyen meghatározható alakja vagy formája, önmagában széthasítani pedig lehetetlen. Amikor azonban az elektronokat összezsúfoljuk, a helyzetkép megváltozik: az azonos töltésű részecskék ugyanis taszítják egymást, így az elektronoknak meg kell változtatniuk mozgási útvonalukat annak érdekében, hogy ne kerülhessenek túl közel egymáshoz. Hagyományos fémekben e jelenség nem kifejezetten befolyásolja az elektron viselkedését, ellenben egy kellően vékony huzalban a részecskéknek már egyre kevesebb tér áll rendelkezésükre a mozgáshoz. 1981-ben a fizikus Duncan Haldane kidolgozott egy elméletet, mely szerint zsúfolt körülmények között, kellően alacsony hőmérsékleten az elektronok minden esetben módosítják viselkedésüket: mágnesességük és töltésük kettéválik, s két új részecskében ölt testet: a spinonban és a holonban.

A kihívást az jelentette a fizikusoknak, hogy az elektronokat elszigeteljék és szorosan összezsúfolják egy kvantumszálban, majd a szupervékony huzalt kellően közel mozgassák egy fémtesthez annak érdekében, hogy az elektronok a fémről átugrálhassanak a fonálra. Modulálva a mágneses mezőt, egyúttal megfigyelve a fémről kilépő és a fonálra érkező elektronokat, a kísérlet felfedte, hogyan kell az elektronoknak spinonokra és holonokra szétválniuk. A méréseket az abszolút nulla fokhoz rendkívül közeli hőmérsékleten végezték el.

A kvantumszálakat széles körűen használják kvantumpontok összekapcsolására, melyek a jövőben a kvantumszámítógépek alapkövét képezhetik. Hasonlóképpen zajlott le a félvezetőipar forradalma a múltban: egyetlen elektron viselkedésének irányításával vált lehetővé a személyi számítógép piaci bevezetése. A fizikusok egyelőre még nem képesek kontrollálni az új részecskéket, de a kutatás bebizonyította, hogy az elektronok összezsúfolása új lehetőségeket nyithat a részecskefizikában, s így az informatikában is.

Azóta történt

Előzmények