科學(xué)家們?cè)谔厥恻c(diǎn)之外建立了特殊的表面

美國能源部(DOE)阿貢國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家在許多方面都是杰出的。在與倫敦帝國學(xué)院合作的工作，例如，他們?cè)谒^的信息處理系統(tǒng)的現(xiàn)象進(jìn)行了研究“特殊點(diǎn)”。這種現(xiàn)象已經(jīng)找到了微波，光學(xué)和機(jī)械技術(shù)的應(yīng)用。

“我們的團(tuán)隊(duì)通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到了一個(gè)特殊的表面，一個(gè)連續(xù)的三維彎曲的特殊點(diǎn)的曲面，”張旭峰說。他領(lǐng)導(dǎo)了這個(gè)國際研究項(xiàng)目，并在阿貢省納米級(jí)材料中心(CNM) 擔(dān)任助理科學(xué)家。DOE 科學(xué)辦公室用戶設(shè)施。其他人的過去研究發(fā)現(xiàn)了異常點(diǎn)，隨后的研究人員繪制了測(cè)量出的異常點(diǎn)的線，但這是研究人員第一次繪制表面。

“考慮兩個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境都有自己的能量損失，”張解釋說。“也可以設(shè)想這些系統(tǒng)連接，使得它們可以在它們之間交換能量。”

當(dāng)這些系統(tǒng)相距遙遠(yuǎn)時(shí)，它們之間幾乎沒有相互作用，并且與能量相關(guān)的計(jì)算產(chǎn)生了兩個(gè)獨(dú)立的解決方案，它們僅與它們與環(huán)境的相互作用聯(lián)系在一起。當(dāng)它們彼此接近并相互作用時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入過渡階段，在過渡階段只有一個(gè)解決方案。這被認(rèn)為是一個(gè)例外。由于這些系統(tǒng)甚至靠攏，異常點(diǎn)消失，并且計(jì)算得到對(duì)“混合解決方案，”每個(gè)系統(tǒng)的溶液的混合物。

特殊點(diǎn)的可能應(yīng)用是對(duì)干擾的敏感度大大提高的傳感器，例如磁場(chǎng)的輕微波動(dòng)。另一個(gè)應(yīng)用是模式轉(zhuǎn)換，例如，它允許將電話呼叫中來自兩方的信號(hào)保持在單獨(dú)的模式中，從而從根本上消除任何不希望的干擾。

張說：“我們最初的貢獻(xiàn)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果繪制了特殊點(diǎn)的三維表面，結(jié)果是驚人的精美圖形。” 這些特殊的表面本身有什么張稱之為“特殊的鞍點(diǎn)，”表面上的所有其他特殊點(diǎn)中最特殊的一點(diǎn)。這些鞍點(diǎn)與其他例外點(diǎn)相比，具有更高的期望性能。

該球隊(duì)的實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)合了兩個(gè)系統(tǒng)：一個(gè)專門的印刷電路板的局限微波和釔鐵石榴石，其產(chǎn)生共振稱為的微尺度磁性球“磁振子。”

“磁振子是與自旋波相關(guān)聯(lián)的量化準(zhǔn)粒子，是晶格中磁有序的集體激發(fā)，”張解釋說。“這里重要的是，在晶格變化的磁化在一個(gè)點(diǎn)上影響了鄰近的網(wǎng)站像波浪一樣，通過一條平靜的池塘水面蕩漾。”

該團(tuán)隊(duì)在CNM 上使用了一個(gè)磁電光光譜儀 來測(cè)量對(duì)他們的設(shè)備中光子-磁振子耦合強(qiáng)度和位置的不同調(diào)諧的響應(yīng)，然后將結(jié)果繪制在特殊表面的三維圖中。

盡管這一高度關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)和數(shù)學(xué)意義重大，但它可能會(huì)對(duì)信息處理產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)世界的影響。作為幾個(gè)可能的例子之一，信息傳遞要求噪聲不能破壞正在傳輸?shù)牧愫鸵?，并且出色的表面映射可以為該過程提供更大的保護(hù)。

“我們的工作還為具有高度期望的功能的量子信息處理開辟了令人興奮的新可能性，”張說。

上面的描述出現(xiàn)在物理評(píng)論快報(bào)研究人員的工作，并有權(quán)‘ 合成尺寸與磁振子極化激元的特殊表面的實(shí)驗(yàn)觀察。’除了通訊作者張，合著者包括鼎坤在倫敦帝國學(xué)院，和Argonne CNM 研究人員周憲京，徐靜和金大非。