Przeprowadzone przez naszych zachodnich sąsiadów eksperymenty odnosiły się do arsenku tantalu. Znajdujące się w nim elektrony zachowują się tak, jakby tworzyły wir, o czym członkowie zespołu badawczego piszą teraz na łamach Physical Review X. O ile fakt, że elektrony mogą tworzyć wiry w materiałach kwantowych nie był dotychczas wiedzą tajemną, tak liczy się coś innego.
Czytaj też: Komputery kwantowe zagrożeniem dla bezpieczeństwa danych? Szwajcarzy mają na to sposób
Chodzi o potwierdzenie, iż mogą one generować podobne struktury w tzw. przestrzeni pędu. Grupa ct.qmat (Complexity and Topology in Quantum Matter) stojąca za ostatnimi doniesieniami przekonuje, iż takie tornada kwantowe w przestrzeni pędu mogłyby przynieść szereg praktycznych korzyści. Mówi się chociażby o postępach z zakresu orbitroniki, w której moment orbitalny elektronów może zostać wykorzystany do przesyłania informacji. Warto wspomnieć, iż obecnie wygląda to inaczej, bo przy udziale ładunku elektrycznego.
O ile przez lata wiry kwantowe w materiałach obserwowano wyłącznie w przestrzeni położenia, tak teraz doszło do wielkiego przełomu. Ten sam fenomen uwieczniono bowiem w przestrzeni pędu. Co ciekawe, eksperci związani z ct.qmat już nie pierwszy raz zasłużyli na oklaski. Przed kilkoma laty przeprowadzili bowiem historyczną obserwację, w ramach której uwiecznili trójwymiarowy obraz pola magnetycznego przypominającego wir w przestrzeni położenia materiału kwantowego.
Niemieccy naukowcy uwiecznili tornado kwantowe w przestrzeni pędu po tym, jak osiem lat wcześniej pojawiły się przewidywania dotyczące takiego scenariusza
Na powtórzenie tego wyczynu w odniesieniu do przestrzeni pędu trzeba było poczekać osiem lat. Właśnie tyle czasu minęło między teoretycznymi przewidywaniami, a ich potwierdzeniem w rzeczywistości. Teraz wiemy, iż wir kwantowy powstaje na skutek orbitalnego momentu pędu, w ramach którego elektrony przemieszczają się wokół jąder atomowych.
Czytaj też: Nadprzewodnictwo w nowym wydaniu zwala z nóg. Fizycy nie mogli uwierzyć, że to możliwe
Kluczową rolę w zorganizowanych eksperymentach odegrało narzędzie ARPES (angle-resolved photoemission spectroscopy). Przy jego udziela oświetla się próbki, wyodrębnia elektrony, a następnie poddaje je pomiarom. Tym sposobem autorzy nowych badań zyskali wgląd w strukturę elektronową materiału w przestrzeni pędu i zmierzyli orbitalny moment pędu. Jak dodają sami zainteresowani, istnieje szansa, że arsenek tantalu zostanie kiedyś wykorzystany do opracowywania orbitalnych komponentów kwantowych.