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鈣離子通過三角形漏斗釋放，并被金屬芯片頂部的電勢(shì)捕獲。圖片來源：英國(guó)《新科學(xué)家》雜志網(wǎng)站
科技日?qǐng)?bào)記者?劉霞
奧地利科學(xué)家將105個(gè)帶電鈣原子冷卻到極低溫度，使其排列成二維晶體，得到了迄今最大的同類二維晶體，這一新晶體可用于研究量子材料或構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)。相關(guān)研究刊發(fā)于最新一期《PRX量子》雜志。
一些晶體會(huì)表現(xiàn)出有趣的量子行為，如不尋常的磁性或完美的導(dǎo)電性等，但很難通過實(shí)驗(yàn)了解每個(gè)原子如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，也不可能在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬。因此，自20世紀(jì)90年代以來，研究人員一直在嘗試將極冷的原子組裝成模型晶體，以精確地操縱這些晶體并對(duì)其成像，從而研究晶體的有關(guān)理論。
在最新研究中，因斯布魯克大學(xué)海茵茨·海勒茲團(tuán)隊(duì)使用激光和金屬芯片，在一個(gè)由金屬和玻璃制成的微型真空內(nèi)，用105個(gè)帶電的鈣原子（離子）制造出了迄今最大的同類超冷晶體。
為使離子變得非常冷，海勒茲團(tuán)隊(duì)用激光照射離子，使其失去足夠的能量，變得幾乎和絕對(duì)零度一樣冷。此外，研究人員依靠芯片施加在離子上的電磁力，以及每個(gè)離子施加在相鄰離子上的電磁場(chǎng)，將105個(gè)離子推入一個(gè)平坦的間隔均勻的煎餅形狀的網(wǎng)格中，形成晶體形狀。
海勒茲解釋稱，此前曾有研究團(tuán)隊(duì)制造出類似的二維晶體，但從未使用過超過20個(gè)離子，因?yàn)榇罅侩x子會(huì)由于彼此之間不受控制的相互作用或各種意外加熱而四處亂竄，而他們使用激光和芯片將所有抖動(dòng)限制在一個(gè)方向，然后用垂直于該方向的額外激光束撞擊離子，以將離子限定于特定方向。
研究人員表示，新晶體不僅穩(wěn)定，而且是二維的，很像現(xiàn)有的超薄量子材料，晶體內(nèi)的每個(gè)離子也可用作量子計(jì)算中的量子比特。
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