Учёные из Университета Брауна открыли новый класс квантовых частиц – фракционные экситоны. Эти частицы не имеют электрического заряда, но обладают уникальными квантовыми свойствами, что может открыть новые горизонты в понимании физики и развитии квантовых технологий.
Исследование, опубликованное 8 января в журнале Nature, проведено под руководством профессора физики Димы Фельдмана и ассистента профессора Цзя Ли. В проекте также участвовали аспиранты Найюань Чжан, Рон Нгуен и Навкетан Батра.
Открытие связано с фракционным квантовым эффектом Холла – явлением, наблюдаемым при экстремально низких температурах и сильных магнитных полях. Исследователи использовали двухслойную графеновую структуру, разделённую кристаллом нитрида бора, чтобы создавать экситоны – квазичастицы, образуемые связкой электрона и “дырки”. В результате эксперимента удалось наблюдать экситоны с фракционными зарядами.
Фракционные экситоны демонстрируют свойства, которые не укладываются в стандартное разделение частиц на бозоны и фермионы. Они проявляют качества, напоминающие “гибрид” этих типов, и по своим характеристикам ближе к частицам-анионам, но всё же отличаются от них.
Потенциал фракционных экситонов включает перспективы для улучшения квантовых вычислений, таких как хранение и обработка информации. “Это новое измерение в исследовании квантовой механики”, – отметил Фельдман.
Следующим шагом команды станет изучение взаимодействия фракционных экситонов и управление их свойствами.