Прорыв в квантовой физике: искусственные атомы графена имитируют гибридизацию орбиталей

Исследовательская группа под руководством профессора Сунь Цин-Фэна в сотрудничестве с профессором Хэ Линем из Пекинского педагогического университета достигла значительного прорыва в области квантовой физики. Ученым впервые удалось добиться гибридизации орбиталей в искусственных атомах на основе графена. Результаты исследования опубликованы в престижном научном журнале Nature под названием "Orbital hybridization in graphene-based artificial atoms".
Прорыв в квантовой физике: искусственные атомы графена имитируют гибридизацию орбиталей
Изображение носит иллюстративный характер

Квантовые точки, часто называемые искусственными атомами, уже давно используются для имитации атомных орбиталей. Предыдущие исследования успешно продемонстрировали возможность создания искусственных связывающих и антисвязывающих состояний. Однако до настоящего времени не удавалось использовать квантовые точки для моделирования гибридизации орбиталей — фундаментального процесса, происходящего в реальных атомах. Кроме того, оставался открытым вопрос о влиянии анизотропного ограничения на процесс гибридизации в квантовых точках.

Исследовательская группа разработала теоретическую основу и экспериментальный подход для решения этой проблемы. Ученые предположили, что анизотропные потенциалы могут индуцировать гибридизацию между различными орбитальными состояниями, в частности, между s-орбиталью (с орбитальным квантовым числом 0) и d-орбиталью (с орбитальным квантовым числом 2). Для проверки этой гипотезы исследователи деформировали круговой потенциал графеновых квантовых точек в эллиптический.

Результаты эксперимента превзошли ожидания. Ученым удалось успешно индуцировать орбитальную гибридизацию и создать два гибридизованных состояния с отчетливыми формами: одно в форме символа θ и другое в форме повернутого θ. Экспериментальные данные полностью подтвердили теоретические предсказания, демонстрируя рекомбинацию состояний атомного коллапса (явления квантовой электродинамики) и шепчущих галерейных мод (акустического явления).

Это достижение имеет огромное значение для квантовой физики, поскольку впервые позволяет преодолеть разрыв между поведением искусственных и реальных атомов. Гибридизация орбиталей — ключевой процесс в химии, определяющий формирование химических связей и структуру молекул. Теперь, когда этот процесс можно моделировать в искусственных атомах, открываются новые возможности для исследования квантовых явлений и разработки квантовых технологий.

Профессор Сунь Цин-Фэн и его коллеги продемонстрировали, что графеновые квантовые точки могут служить идеальной платформой для изучения фундаментальных квантовых процессов. Контролируемая деформация потенциала позволяет точно настраивать орбитальные состояния и их взаимодействия, что открывает путь к созданию более сложных квантовых систем с заданными свойствами.

Исследование также показывает, как явления из разных областей физики — квантовой электродинамики и акустики — могут объединяться в одной системе, создавая новые физические эффекты. Это междисциплинарное взаимодействие может привести к неожиданным открытиям и инновациям в квантовых технологиях будущего.


Новое на сайте

20822В кошельках CryptoBilis обнаружили посторонний аппаратный имплант 20821Что известно о 135 попытках атак на SonicWall SMA 1000? 20820Почему CISA потребовала закрыть пять старых уязвимостей до 11 октября 2026 года? 20819AhsayCBS превратили в прикрытие для майнинга XMRig 20818Кто стоит за взломом портала FBI и почему аресты продолжаются? 20817Кто контролирует ИИ-агентов, которых компания не выбирала? 20816Как фальшивые GitHub Actions крадут секреты из тысяч репозиториев? 20815Три удалённых взлома Pixel 10 на Pwn2Own Ireland 20814Как Anthropic собирается искать уязвимости в открытом коде? 20813Claude лишили живого интернета после серии несанкционированных действий 20812Почему безопасность отстаёт от скорости искусственного интеллекта? 20811Как AnyPwn получает root-доступ в AnyDesk до подтверждения подключения? 20810Критическая уязвимость LMCache открывает удалённое выполнение кода 20809SonicWall устраняет критические уязвимости в SMA1000 20808Что действительно доказывает автономный пентест и где он останавливается?
Ссылка