Fysikere opdager nye kvantefaser i lavdimensionelle polære systemer

Et nyt papir udgivet i Nature Communications af et hold fysikere ved U of A kortlagt opdagelsen af ​​nye kvantefaser i lavdimensionelle systemer.

Papiret, "Quantumcriticity at cryogene smeltning af polære boblegitre," blev forfattet af Wei Luo, en postdoktoral forsker; forskningsassistent Alireza Akbarzadeh; og forskningsassistentprofessorerne Yousra Nahas og Sergei Prokhorenko. Nahas og Prohorenko er en del af Computational Condensed Matter Physics-gruppen ledet af Distinguished Professor of Physics Laurent Bellaiche, der også fungerede som en medvirkende forfatter.

Kvanteudsving, forårsaget af nulpunktsfononvibrationer, er kendt for at forhindre forekomsten af ​​polære faser i bulk begyndende ferroelektrik ned til nul grader Kelvin. Men lidt er kendt om virkningerne af kvanteudsving på de nyligt opdagede topologiske mønstre i ferroelektriske nanostrukturer. Forskerne afslørede, hvordan kvantefluktuationer påvirker topologien af ​​flere dipolære faser i ultratynde ferroelektriske oxidfilm.

Holdet fandt ud af, at kvantefluktuationer inducerer et kvantekritisk punkt, der adskiller et sekskantet boblegitter fra en væskelignende tilstand karakteriseret ved spontan bevægelse, skabelse og udslettelse af polære bobler ved meget lave temperaturer. Derudover kan kvanteudsving inducere nye kvantefaser, og disse faser udviser sædvanlige egenskaber, såsom negativ piezoelektricitet.

Luo forklarede, at disse resultater kunne fremme udviklingen af ​​neuromorfisk databehandling.

"Neuromorphic computing modellerer hjernens funktion gennem spiking neurale netværk," sagde Luo. "I modsætning hertil er konventionel databehandling afhængig af transistorer, der er binære, der repræsenterer enten 'on' eller 'off' og 'én' eller 'nul'. Spikende neurale netværk emulerer hjernens evne til at formidle information i både tidsmæssige og rumlige dimensioner, hvilket gør dem i stand til at producere mere end de to binære output, der er karakteristiske for konventionel databehandling, har nogle fordele sammenlignet med konventionel databehandling, såsom energieffektivitet, parallel behandling. tilpasningsevne og fejltolerance."

Flere oplysninger: Wei Luo et al., Quantekriticitet ved kryogen smeltning af polære boblegitre, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43598-0

Journaloplysninger: Nature Communications

Leveret af University of Arkansas