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关于2310.17160的一点补充说明我呀，本来就是个吃瓜群众，吃着吃着就把自己给装进去了，未曾设想过的道路。 我是个做理论的，前半生写的所有文章，总共加起来可能也没多少人看过，突然就要写一篇文章放出来在聚光灯下让人围观，太难了。说实话…zhuanlan.zhihu.com



저는 원래 멜론을 먹는 사람이었는데, 먹다보니 전혀 상상도 못했던 길을 걷게 되었습니다.


저는 이론가입니다. 제가 생애 전반기에 쓴 모든 글은 전체적으로 많은 사람들이 읽지 않았을 수도 있습니다. 갑자기 글을 써서 사람들이 볼 수 있도록 스포트라이트에 공개하는 것은 매우 어렵습니다. 솔직히 비둘기 사육 방법을 수없이 고민했는데, 결국 그날 차 안에서 아들이 갑자기 기사 다 썼냐고 물어봐서 다시 생각이 났습니다.


그리고는 라오다오에게 어차피 고개를 숙이면 칼에 찔릴 테니 겁내지 말고 시험해 보라고 말했다. Qiao도 문제가 생길 것을 두려워하지 않는 사람입니다. 그냥 지렛대를 쓰자. 어쨌든 우리에게는 모자가 없습니다. 우리는 서둘러 새로운 길을 찾을 수 밖에 없습니다. 최악의 경우 우리는 비전문가라는 말을 듣게 될 것입니다.


실제로 6~7개의 샘플을 테스트해보았는데 어떤 샘플은 더 흥미로운 시그널과 더 파괴적인 결과를 보여서 추가했다가 삭제했다가 추가하고 삭제했는데, 결국 많은 고민 끝에 포함하지 않기로 결정했습니다. . 우리가 완전히 설명하지 못한 추가 피크가 있는 한, 우리는 실수할까봐 감히 릴리즈하지 않습니다. 그러므로 최종적으로 공개된 데이터는 가장 깔끔하지만 어떤 의미에서는 가장 평범한 샘플이기도 하다.


모든 데이터는 여러 번 반복적으로 측정되었으며 일부 핵심 데이터는 다른 사람의 장비 및 샘플과 교차 검증되어 완벽한지 확인합니다. 독자들의 독서 경험을 배려하기 위해 저의 강력한 요청에 따라 좀 더 전문적인 B1 분야를 Power로 변경했습니다. 우리의 이론적인 수준이 제한되어 있고 데이터 해석에 있어서 많은 실수가 있다고 할 수 있지만, 실험 데이터 자체는 전혀 괜찮습니다. 본 논문의 주요 프레임워크는 실험 보고서를 기반으로 하며 이를 설명하는 방법은 더 유력한 사람들에게 맡깁니다.


우리는 최선을 다했다. Scumbag, Oxbridge, Joe, 나 그리고 다른 선생님들과 반 친구들은 두 달 넘게 밤낮없이 일했다. Joe와 나는 우리 나이에도 불구하고 연구실에서 밤을 새워야 한다. , 때때로 우리는 실험적 가치를 결정하기 위해 밤늦게까지 논쟁을 벌였습니다. 정말로, 빨리 자신과 화해하십시오.


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앞서 말씀드린 대로 이번 구리 치환 납인회석 샘플을 확보한 후 최초로 전자 상자성 공명(EPR)을 측정한 결과, 한국인이 보고하지 않은 현상, 즉 406 가우스 신호를 발견했습니다.


스핀이 1/2인 국부 자유전자의 Lande g 인자는 2.002이며, 자이로자기비에 따르면 9.6GHz의 X-밴드 마이크로파를 적용하면 이에 공진하는 자기장은 약 3500가우스 정도가 되어야 한다는 것을 측정하였다. 얻은 자유 라디칼은 3350이고 g 인자는 2.06입니다. 왜 커졌는지 설명할 수 없다, 미래에 맡기자, 이 작품은 설명할 게 너무 많다.


더욱 기괴한 것은 406 가우스 신호인데, 이는 자유라디칼 자기장의 1/8에 불과하며, 유효질량은 자유전자의 1/8에 해당하는 작은 질량의 Dirac 전자의 신호입니다.


물론, 먼저 다른 강자성 불순물에서 유래할 가능성을 배제해야 합니다. 이는 완전히 독립된 피크이며, 피크의 강도가 매우 크고 좁으며, 피크 모양이 표준 다이슨 유형임을 확인할 수 있습니다. 이 신호는 일반적으로 전도 전자 스핀 공명 CESR이라고 불리며, 일반적으로 전도성이 좋은 금속 나노 물질에서 나타나는데, 이는 우리 물질이 구리로 도핑되어 있다는 사실과 일치합니다. 온도를 더 변화시키면 g 인자는 실제로 약간 증가한 반면 다이슨 유형의 반대칭 비율, 즉 피크 모양은 온도에 따라 거의 변하지 않고 피크 폭도 변하지 않는 것을 발견했습니다. 이는 불순물로 배제될 수 있습니다.


가장 흥미로운 점은 출력을 높인 것인데, 피크형이 다이슨형에서 스탠다드 로렌츠형으로 돌아온다. 다이슨(Dyson)형은 전기장 성분에서 유래하며 교류자화율의 실수부와 동일하고, 로렌츠형은 허수부와 동일하다. 실수부는 분산, 허수부는 흡수, 파워를 높이면 분산이 억제된다는 것이 강력한 힌트입니다.


그러나 일반적인 CESR은 자유 전자의 경우 약 3500만 나타납니다. 이렇게 낮은 자기장에서 나타나는 것은 저온에서 이와 같은 Bi2Se3 토폴로지 절연체만 본 것입니다. 그래서 이 신호를 보자마자 바로 관심이 생겼는데, 토폴로지라면 어떨까?


불행하게도 이 물질의 체적 저항은 극도로 높아서 일반적인 전기 측정은 불가능합니다. 그렇지 않은 경우 자기저항, 홀 또는 차동 컨덕턴스를 측정하면 위상학적인지 여부를 확인할 수 있습니다. 이러한 관점에서 소위 전도 전자 피크는 물질 내의 작은 범위 내에서만 이동해야 하며 전체 물질로 해리되어서는 안 됩니다. 이 경우 Wang Yayu 선생님의 최근 실험에서는 구리 산화물이 초전도 단계에 들어가기 전에 국부적으로 쌍을 이루는 전도 전자가 존재한다는 사실도 입증되었습니다.


조금 설명해보세요. 전도성이 매우 우수하다는 보고가 있으며 실제로 우리 샘플에는 전도성이 우수한 사례가 많이 있습니다. 그러나 산소를 넣어 로에 다시 넣는 순간 전도성이 사라지기 때문에 표면에 석출된 구리, 산화제1구리, 황화제1구리의 기여라고 판단한다. 전도성이 좋은 이러한 샘플에는 마이크로파 신호가 없으므로 항상 폐기물로 처리해 왔습니다.


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다음 실험 세트는 우리가 수행한 것 중 가장 심층적이고 결과가 가장 확실하며 가장 많은 시간이 걸립니다. 인회석 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알아내기 위해 일시적인 EPR을 사용하여 이러한 피크의 소유권을 결정하는 것입니다.


예상되는 전도 전자 피크에는 라비 진동이 없습니다. 따라서 우리는 주로 3000 가우스 이상의 신호 소유권에 대해 우려하고 있습니다.


마이크로파 펄스의 펄스 폭(위상)을 주의 깊게 조정함으로써 우리는 Rabi 주파수가 정확히 제곱근의 두 배인 두 개의 독립적인 신호 세트를 발견했습니다. EPR 원리에 익숙한 사람이라면 이 결과가 일반적으로 스핀 1/2 및 스핀 1로 알려진 단일 라디칼과 디라디칼에서 각각 두 신호 세트가 나온다는 것을 증명한다는 것을 알고 있습니다.


각 원자핵의 변조 주파수를 비교하기 위해 T2 시간 진화를 푸리에 변환한 결과, 황, 납, 인의 피크가 발견되어 활성산소가 없음을 증명했습니다. 첫 번째 원리 계산을 바탕으로 스핀 1/2이 간질 부위의 산소 결손임을 확인할 수 있습니다. 스핀 1 신호는 치환 위치의 구리와 격자간 위치의 산소에 의해 형성된 구리-산소 라디칼에서 비롯됩니다. 이 추측은 변조 주파수의 크기와 일치합니다.


이는 꽤 놀라운 결과이다. 구리의 삼중항 상태는 이전에도 보고되었지만 두 개의 구리 원자의 복합체를 인위적으로 설계하고 이를 저온 용액에서 동결시킨 후에만 볼 수 있었습니다. 우리는 이제 양자 구속 효과가 없는 일반적인 소결 벌크 재료 세라믹일 뿐이며, 실온에 가까울 때에도 두 개의 산화구리 그룹이 독립적으로 움직이는 대신 매우 밀접하고 일관되게 쌍을 이루는 것을 볼 수 있는데, 이는 믿을 수 없습니다.


자유라디칼 물질이 존재하는 한 스핀 1/2의 신호를 검출하는 것은 별 문제가 되지 않습니다. 자성체의 경우 더 많은 신호를 감지하는 것은 큰 문제가 아닙니다. 그러나 2개의 스핀 1/2이 스핀 1로 쌍을 이루고, 함께 세차하고, 재료의 복잡한 환경 요인에 의해 방해받지 않고, 오랫동안 응집력을 유지하고, 결합을 형성하지 않기를 바라는 것은 매우 이상합니다.


조금 설명해보세요. 일관성을 측정하기 위해 우리가 사용하는 것은 스핀 에코 기술입니다. 즉, pi/2 및 pi 위상을 갖는 두 개의 마이크로파 펄스가 차례로 적용되고 에코 신호는 동일한 시간 간격 후에 표시됩니다. 원리는 핵자기공명 원리와 유사합니다. 즉, 첫 번째 펄스는 시동 총과 동일하여 모든 회전이 무작위 세차를 시작하게 하고, 두 번째 펄스는 "뒤로 회전"과 동일하여 모든 회전이 다음과 같이 되돌아오게 합니다. 원래 경로와 역방향 시간. 그러나 NMR은 공간에서 움직이지 않는 원자핵을 측정합니다. 스핀 에코는 조용하지 않은 전자를 측정합니다. 따라서 에코 신호는 일반적으로 잘 설계된 양자 구속 재료에서만 측정할 수 있습니다.


그리고 이것은 단지 단일 회전의 에코 신호일 뿐입니다. 지금 우리가 원하는 것은 모든 전자가 쌍으로 함께 작동하고, 함께 가공되고, 동시에 손을 잡고 되돌아오는 것입니다. 게다가 특별한 재료설계도 없고 저온도 필요없으니 어려움을 상상해 보세요.. 문헌을 찾아봐도 비슷한 상황을 찾을 수 없으니 거시적인 양자효과라고 불러도 문제가 없다고 생각합니다. 현재 우리는 최대 약 260K의 신호를 감지할 수 있습니다. 이는 가정용 냉장고의 냉동실에서 일관성 시간이 100나노초를 초과할 수 있음을 의미합니다.


액체 질소의 85K에서 일관성 시간은 1마이크로초를 초과하며, 이는 약 100pi/2 양자 논리 게이트에 필요한 시간입니다. 이는 희석 냉장고의 20mK 온도 이하에서 작동해야 하는 최신 초전도 양자 칩의 작동 범위입니다. 이에 비해 액체질소는 공짜 돈과 같습니다. 게다가 인회석 자체도 가격이 매우 저렴하고, 납, 인, 구리, 산소가 모두 흔한 원소이므로 그냥 아무렇게나 태우시면 됩니다. 정말 캐주얼합니다.


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우리가 해야 할 더 복잡한 작업은 이러한 신호가 강자성에서 나오는지 확인하는 것입니다.


우선, 그것은 확실히 철이 아닙니다. 철은 1700가우스 부근의 피크를 가지고 있는데 저희도 검출을 했으나 표준시료와 비교할 수 없을 정도로 매우 약했고, 테스트에 사용된 NMR 튜브에 내장되어 있는 것으로 확인되었으며, 저희 시료 자체에는 철이 포함되어 있지 않았습니다.


다른 하나는 강자성 공명 FMR이다. 이 신호를 처음 측정했을 때 첫 번째 반응은 FMR이었기 때문에 확인하기 위해 일련의 실험을 수행했습니다.


일반적으로 FMR은 자구 크기에 민감해야 합니다. 그래서 구리 도핑 비율을 변경했는데, 이론적으로는 피크 위치의 이동이 보여야 하는데 그렇지 않더군요.406G의 피크가 정확히 일치했습니다.


그런 다음 피크 위치의 온도 의존성이 수행되었습니다. 일반적인 강자성체의 경우 온도가 상승함에 따라 피크는 상자성 쪽으로 이동하며, 퀴리 온도를 초과하면 정상 EPR이 됩니다. 그러나 우리의 물질은 실제로 가열된 후에 반대 방향으로 움직입니다. 이는 또한 놀라운 일입니다.


선폭도 있는데 FMR의 선폭은 매우 민감하지만 시료나 온도, 마이크로파 전력, 필드 스위핑 방법 등을 변경해도 선폭은 모두 고정되어 있습니다. 실제로 자기 구역이 아닌 단일 전자입니다.


가장 결정적인 것은 이방성이다. 샘플을 완전한 원으로 회전시켰을 때 신호는 매우 약하게만 변경되었으며 기본적으로 완전히 등방성이라고 할 수 있습니다.


수많은 실험 끝에 더 이상 강자성 피크라고 말할 수 없습니다. 또는 다른 한편으로, 그것이 강자성이라고 여전히 굳게 믿고 있다면 이 강자성체가 어떻게 등방성이며 자기 구역 변화가 없으며 온도가 증가함에 따라 더 강해지는지 설명해야 합니다.


제 지식 수준이 이 정도까지는 아니어서 강자성을 정리했습니다.


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한국 특허에 따르면 EPR 측정을 이용하면 0~1000 가우스의 흡수 피크를 측정할 수 있는 한 초전도임을 확인할 수 있다. 일부 샘플은 30가우스에서 피크로 시작하여 4000에 가까운 피크를 갖습니다. 그러나 펄스 신호 추측에 따르면 실제로는 신호의 세 부분으로 구성되어야 합니다. 산소 결손 라디칼과 구리 산소의 삼중항 상태를 제외하고 나머지 넓은 흡수 피크는 2700가우스 부근에서 사라져야 합니다.


여기의 단계는 정말 너무 복잡해서 모든 사람이 온갖 종류의 이상한 신호를 볼 수 있습니다. 또한 몇 가지 주요 신호 소스를 확인하는 데 너무 오랜 시간이 걸렸습니다.


제로 필드에 가까운 흡수는 약 9GHz의 에너지 갭이 자발적으로 열리는 것을 의미하며, 앞서 언급한 작은 질량 전도성 전자 피크, 두 개의 자유 라디칼 긴 코히어런트 페어링 등의 특징과 결합하면 모든 결과가 동일한 놀라운 결론을 가리키는 것처럼 보입니다:


1차원 위상 초전도체입니다.


밤낮으로 고민했지만 감히 이런 결론에 도달하지 못했습니다. 너무 믿기지 않았습니다. 그러나 이 설명 외에 곰곰이 생각해 보면 다른 가능한 설명은 더 기괴하고 형이상학적일 뿐입니다.


어려움은 많은 기존 실험을 수행할 수 없다는 사실에 있습니다. 자기 측정에 의해 검출된 상자성 신호는 산소 결손에 의해 지배됩니다. 산소 결손이 적으면 자성은 훨씬 약해지고 심지어 반자성이 됩니다. 그러나 동시에 EPR 신호도 약할 것이므로 매우 모순적입니다. 이를 위해서는 산소 비율의 매우 세심한 조정이 필요하며 이는 매우 어렵습니다. 이후의 실험을 기다려 보겠습니다.


발광을 측정할 수 있으며, 완벽한 광학 장비를 갖춘 발광 연구실입니다. 하지만 이건 어둡고 가시광선을 방출하지 않습니다. 앞으로 필름의 질이 향상된다면 SMOKE를 측정할 수 있게 되는데, 이것을 가지고 있지만 표면에서는 아무것도 측정할 수 없는 것으로 추정됩니다. 게다가 막스플랑크 연구소처럼 테라헤르츠도 해야 한다.


ARPES를 테스트해 볼 사람을 찾아볼까 고민했는데 비용이 많이 드는 것도 문제지만, 결과가 없을 것 같다는 게 핵심이다. 처음에 언급했듯이 이 인회석은 뼈대 재료입니다. 인산 납 골격이 주요 비율을 차지하며 거의 기여하지 않습니다(납 인은 구리 산소 라디칼에 대해 약한 조절을 가지며 나중에 논의됩니다). 광전자 스펙트럼을 측정하더라도 측정되는 것은 인산납의 쓸모없는 신호일 뿐이다.


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물론 제가 정말 관심을 두는 것은 응용 프로그램입니다. 나에게 이름은 그다지 중요하지 않다.


우선, 이 인회석의 가장 흥미로운 점은 마이크로파 흡수가 일반 페라이트에 비해 매우 넓어서 X-밴드 전체를 거의 다 덮는다는 점입니다. 레이더파 흡수 등


둘째, 406의 피크가 매우 빠르게 포화되어 흡수된다는 점을 고려하면 메이저로 활용될 가능성도 있지 않을까?


셋째, 양자제어와 양자컴퓨팅의 적용은 우리 기사의 주요 셀링 포인트이자, 우리가 비교적 친숙한 분야이기도 하다. 액체질소 온도 이상에서 2비트(트리플스테이트) 제어가 이루어지는데, 재현성이 이렇게나 강한데, 최대한으로 할 수 있다면 자전거에 또 무엇이 필요할까요?


저는 우리 옛 학자 중 한 명이 다음과 같이 말했던 것을 아직도 생생하게 기억합니다. 고체 물질이 너무 더러우면 어떻게 양자 컴퓨팅에 사용될 수 있습니까?


네, 무작위로 태운 깨진 돌 조각이 어떻게 양자칩이 될 수 있는지 아직도 혼란스럽습니다. 그날 나는 아무 일도 없이 실험실에 앉아 있었는데, 마이크로파 위상 게이트 몇 개를 무작위로 바꾸었는데, 신호의 위상이 cos 함수에서 sin 함수로 바뀌는 것을 보았습니다. 나는 그것이 매우 흥미롭다고 느꼈습니다. 돌을 금으로 바꾸는 것이었습니다. 하지만 나머지는 양자 엔지니어의 문제입니다. 양자 논리 게이트를 구체적으로 어떻게 설계하는지, 어떻게 해야 하는지 모르겠습니다.


마지막으로 제가 지금 가장 알고 싶은 것은 이것이 위상적으로 보호되는지 여부입니다. 정말 위상학적 초전도이고 가장자리 상태에 실제로 마르페르미온이 있다면 어, 양자 계산에도 사용할 수 있을 것 같습니다. 그렇다면 이 단계를 건너뛰면 어떨까요?


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다음은 긴 제출 과정입니다. 나는 실제로 더 많은 전문 리뷰어를 받기 위해 물리학 전문 저널에 제출하는 경향이 더 크며 PR 리뷰어와 논쟁하는 데 더 자신감이 있지만 그들의 물질적 성향은 PR을 무시하지 않을 수 있습니다. 우리는 타협점을 찾을 수 있을 뿐입니다.


게다가 Scumbag의 샘플도 많이 있어야 하고, 조건이 있는 동료들은 이를 활용하여 재현해도 좋습니다. 하지만 이것을 준비하는 것은 정말 어렵지 않으며 커여워도 비슷한 신호를 감지했습니다. 이제 이러한 특성화 결과를 기초로 삼았기 때문에 이 자료에 대한 이해도가 두 달 전보다 많이 향상되었습니다. 합성은 더 이상 맹목적인 시행착오의 문제가 아니며, 프로세스를 최적화할 수 있는 많은 아이디어가 있습니다. 확실히 점점 좋아지네요.