I en artikel som publicerades idag i tidningen Natur , fysiker rapporterar den första observationen av värmekonduktans i ett material som innehåller någon, kvantkvasipartiklar som finns i tvådimensionella system.

Arbetet bekräftar teoretiska förutsägelser om hur någon beter sig. Den bekräftelsen är viktig eftersom forskare hoppas att en dag kunna utnyttja någons beteende för att skapa självkorrigerande kvantdatorer, som kan utföra beräkningar mycket mer komplexa än digitala datorer kan.

Dima Feldman, docent i fysik på Brown, är medförfattare till forskningen med forskare vid Weizmann Institute of Science i Israel. Han berättade om forskningen i en intervju.

Kan du sammanfatta vad du och dina kollegor upptäckte?

På tekniskt språk, vi observerade kvantiseringen av värmekonduktans i ett starkt interagerande system. Så vad betyder det? Alla vet om konduktans. Det är helt enkelt överföring av värme från ett hett föremål till ett kallt föremål. I vetenskap, du kan lära dig mycket om ett material genom att förstå hur snabbt det leder värme. Så här, vi observerade hur detta fungerar på en kvantnivå bland alla, som i huvudsak är fraktionerade tillstånd av elektroner i tvådimensionella topologiska material. Kvantisering av värmekonduktans hade observerats tidigare i system där partikelinteraktion är oviktig, men detta är första gången det har observerats i ett system som domineras av elektrisk interaktion.

Varför är fyndet viktigt?

Det är viktigt av två skäl. Det första är mer filosofiskt. Vi har kommit fram till ett universellt tal för kvantisering av anyonic värmeflöde, och fysiker älskar universella tal. När du kommer fram till ett universellt tal, du har funnit ordning och harmoni i naturen. Det är verkligen vad fysik handlar om.

Mer konkret, vi utförde vårt experiment i ett topologiskt material, och det finns en idé för att använda topologiskt material i kvantberäkning. Kvanttillstånd störs lätt, vilket i en kvantdator innebär att det gör massor av fel. Att rätta till dessa fel är en stor utmaning. Men det finns denna idé om att använda topologiska material för att utnyttja kvanttillstånd hos alla, som vi tror kommer att vara mycket mindre ömtåliga och därför kan göra felfria beräkningar.

Att förstå hur värmeflöden ger oss ny information om någon. Det hade funnits teoretiska förutsägelser om värmetransport, och vi kunde demonstrera dem experimentellt. Så det här är ett stort steg mot att förstå hur någon fungerar.

Vad var din roll i arbetet?

Jag var teoretiker på projektet, och teoretiker har flera roller om något liknande. Jag hjälpte gruppen att förstå vad vi vill mäta, och jag arbetade med att ta fram experimentet. Men jag tror främst där jag hjälpte till var att förstå data vi fick från experimentet. Några av våra resultat var förvånande, så det var mitt jobb att hjälpa till att förstå det.

Vad är nästa för denna forskning?

Nästa steg skulle vara att ta detta till den andra Landau -nivån, vilket betyder ett elektronelement med högre energi. Alla är intressanta på den första Landau -nivån där vårt arbete utfördes, men de blir ännu mer intressanta på andra nivån. Så vad folk vill förstå är vad någon är, eftersom det är de potentiella nycklarna till självkorrigerande kvantdator. Men vår forskning var ett kritiskt steg i processen.