Вчені розробили технологію створення чорних дір на електронному чіпі

25 Views Comment Off

Група вчених в області теоретичної фізики з Чилійського університету (University of Chile), Технологічного університету Ейндховена (TU Eindhoven) і Утрехтського університету (Utrecht University), Нідерланди, розробила спосіб створення аналогів чорних дір на кристалах електронних напівпровідникових чіпів. А технологія, яка використовується для створення “лабораторних чорних дірок”, може забезпечити кілька досить сильних проривів в майбутньому в електроніці і в області квантових обчислень.

Нагадаємо, що чорні діри – це астрономічні об’єкти настільки великої щільності і маси, що ніяка матерія і випромінювання, включаючи фотони світла, не можуть вирватися з гравітаційної пастки, пройшовши точку неповернення, звану горизонтом подій. І вищезгадана група вчених з’ясувала то, як можна зробити на чіпі таку точку неповернення для спін-хвиль, коливань спінів електронів, які можуть поширюватися всередині магнітних матеріалів і які можуть керувати рухом електричних струмів, що циркулюють по схемах чіпа.

В принципі, будь-який магнітний матеріал являє собою магніт, який має північний і південний полюси. Але на відміну від традиційних постійних магнітів, полюса в деяких з магнітних матеріалів під зовнішнім впливом певного виду можуть змінити свій стан і переміщатися подібно хвилі. Такі хвилеподібні рухи виникають в результаті руху спінів електронів матеріалу і через це вони отримали назву спін-хвиль. Спін-хвилі виникають в матеріалі так само і під впливом електричного струму, що проходить через матеріал.

Коли спін-хвиля досягає якогось вузького місця на зразок пляшкового горлечка, то електрони прискорюються настільки, що спін-хвилі, які вони “тягнуть на своїй спині”, не можуть почати рухатися в зворотному напрямку. І крапка, починаючи з якої неможливо зворотний рух спін-хвиль, є аналогом горизонту подій чорної діри.

Однак, ще в 1974 році відомий вчений-фізик Стівен Хоккінг виявив, що насправді чорні діри не є абсолютно чорними, вони є джерелом власного випромінювання. Це випромінювання виникає через дивні квантові ефекті на межі горизонту подій. У момент переходу матерії через горизонт подій її енергія витрачається на виникнення з нічого пари частинок, частинки матерії і антиматерії. Одна з цих частинок “проковтується” чорною дірою, а друга має, нехай і невеликий, але шанс втекти в навколишній простір. Саме потік таких втеклих частинок і називається випромінюванням Хоккінга, але через їх дуже малу інтенсивність цей вид випромінювання ніколи ще не реєструвався експериментальним шляхом за винятком деяких сумнівних випадків. Аналог же чорної діри на чіпі дасть вченим можливість вивчити ефект випромінювання Хоккінга прямо у себе в лабораторії.

Частинки, пари яких виникають на межі горизонту подій, заплутані на квантовому рівні, їх властивості пов’язані настільки сильно, що їх поведінка не може бути описана за допомогою законів традиційної фізики. Заплутаність – це  ключовий момент практично всіх розроблюваних зараз квантових технологій. І вчені в своїх подальших експериментах намагатимуться з’ясувати, чи можна буде використовувати на практиці квантову заплутаність частинок “спінового випромінювання Хоккінга”, якщо таке буде виникати на межі горизонту подій аналога чорної діри на електронному чіпі.

... ... .
In : Техно

Related Articles

404