Τι είναι το Mottness;

Η Mottness είναι μια συνολική ποιότητα μόνωσης που ενισχύει τον αντισιδηρομαγνητισμό και μελετάται στη φυσική συμπυκνωμένης ύλης για μονωτές Mott (MI). Οι MI ονομάζονται από τον Sir Nevill Francis Mott, έναν Άγγλο φυσικό του 20ου αιώνα που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ φυσικής το 1977. Οι μονωτές Mott είναι μια μοναδική κατάσταση δειγμάτων συνήθως υπερψυκτών ύλης που μελετώνται ως υπεραγωγοί που, στη θεωρία του κενού ζωνών, θα πρέπει να εμφανίζουν μεταλλικά χαρακτηριστικά , αλλά, λόγω των αλληλεπιδράσεων ηλεκτρονίου-ηλεκτρονίου, στην πραγματικότητα λειτουργούν ως μονωτές. Ως ενισχυτική ποιότητα του αντισιδηρομαγνητικού παράγοντα, η κηλίδα είναι ένας γενικός όρος που περιλαμβάνει όλες τις προηγουμένως άγνωστες φυσικές ιδιότητες που αυξάνουν την αντισιδηρομαγνητική κατάσταση. Αυτές οι ιδιότητες μπορούν να περιλαμβάνουν παρατηρήσεις φυσικής όπως μια αλλαγή στη συνάρτηση Green στη θεωρία πολλών σωμάτων και δύο αλλαγές πρόσημου του συντελεστή Hall για τις διαφορές τάσης σε έναν αγωγό.

Η μελέτη της αχνότητας και του μονωτή Mott παρουσιάζουν αυξανόμενο ενδιαφέρον για την έρευνα της φυσικής από το 2011 λόγω της εφαρμογής τους σε πεδία όπως αυτός των υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας. Παραδοσιακά, η κηλίδα έχει ερευνηθεί ψύχοντας ένα αέριο όπως το ρουβίδιο σε κατάσταση κοντά σε αυτή του απόλυτου μηδενός και περιορίζοντας το αέριο τόσο οπτικά όσο και μαγνητικά. Αυτή η κατάσταση της ύλης είναι γνωστή ως συμπύκνωμα Bose-Einstein και διαθέτει μοναδικές ιδιότητες όπως η ικανότητα να επιβραδύνει το φως σχεδόν σε ακινησία καθώς τα φωτόνια περνούν μέσα από αυτό. Τα μεμονωμένα περιορισμένα σωματίδια είναι γνωστά ως μποζόνια, αλλά περαιτέρω έρευνα από το 2008 δείχνει ότι ένας μονωτήρας Mott μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να παγιδεύσει φερμιόνια και να οδηγήσει σε ένα πιο περίπλοκο οπτικό πλέγμα που υποστηρίζει υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας.

Το οπτικό πλέγμα που εμφανίζει τα χαρακτηριστικά του μονωτή Mott δημιουργείται κατευθύνοντας τρεις δέσμες λέιζερ να τέμνονται στο συμπύκνωμα Bose-Einstein ως υπερρευστό (SF). Η κβαντική κατάσταση του υλικού μπορεί στη συνέχεια να ρυθμιστεί ώστε να έχει μεμονωμένες περιοχές μετάβασης ποιότητας SF σε MI ρυθμίζοντας την ισχύ των λέιζερ ή τη χαρακτηριστική πυκνότητα του ίδιου του συμπυκνώματος. Τέτοια φυσική έρευνα για τη στίξη έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει μια σειρά κβαντικών-οπτικών καταστάσεων στην ύλη SF έως MI που μπορεί να εκπέμψει παλμούς φωτός κατόπιν εντολής. Θεωρητικά, μια τέτοια έρευνα θα ανοίξει τελικά το δρόμο για τη δημιουργία οπτικών κβαντικών μικροεπεξεργαστών υπολογιστών που θα ήταν εκατοντάδες εκατομμύρια φορές ταχύτεροι από τους σημερινούς μικροεπεξεργαστές. Ο ίδιος ο μικροεπεξεργαστής θα κατασκευαστεί πάνω σε πύλες κβαντικής λογικής σε υποατομικό επίπεδο, καθιστώντας τις πολλές τάξεις μεγέθους μικρότερες από τα μικρότερα τρανζίστορ που υπάρχουν σε τσιπ υπολογιστών από το 2011.