Физики наблюдали квантовый портал

Исследователи из Мэрилендского университета наблюдали прямое доказательство существования квантового явления, которое позволяет частицам проходить через барьер так, как будто его не существует.

Новый эксперимент представляет собой наблюдение туннелирования Клейна, частного случая более обычного квантового явления. В квантовом мире туннелирование позволяет частицам проходить через барьер, даже если у них недостаточно энергии, чтобы преодолеть его. Более высокий барьер обычно пропускает меньше частиц. 

Туннелирование Клейна возникает, когда барьер становится полностью прозрачным, открывая портал, по которому частицы могут проходить независимо от высоты барьера. Было почти невозможно собрать доказательства существование этого явления, но в последние несколько десятилетий учёные обнаружили, что некоторые из правил, регулирующих быстрые квантовые частицы, также применимы к сравнительно вялым частицам, дрейфующим на поверхности некоторых необычных материалов.

Исследователи использовали гексаборид самария, бинарное неорганическое соединение самария и бора (SmB6). Это вещество становится топологическим изолятором при низких температурах. Чтобы превратить его в сверхпроводник, учёные поместили материал поверх слоя гексаборида иттрия (YB6) и охладили до нескольких градусов выше абсолютного нуля. Комбинация материалов оказалась правильной настолько, чтобы наблюдать туннелирование Клейна. 

Результат может позволить инженерам разработать универсальные компоненты для будущих квантовых компьютеров, квантовых датчиков и других устройств.

Фото: phys