物理学家在低维极性系统中发现新的量子相

阿尔伯塔大学物理学家团队在《自然通讯》上发表的一篇新论文描绘了低维系统中新量子相的发现。论文《极地气泡晶格低温熔化的量子临界性》作者为博士后研究员罗伟;助理研究员 Alireza Akbarzadeh;以及研究助理教授 Yousra Nahas 和 Sergei Prokhorenko。Nahas 和 Prohorenko 是计算凝聚态物理小组的成员，该小组由杰出物理学教授 Laurent Bellaiche 领导，他也是特约作者。

众所周知，由零点声子振动引起的量子涨落可以防止低至零开尔文的大块初始铁电体中出现极性相。但人们对量子涨落对最近发现的铁电纳米结构拓扑图案的影响知之甚少。研究人员揭示了量子涨落如何影响超薄铁电氧化物薄膜中几个偶极相的拓扑结构。

研究小组发现，量子涨落会产生一个量子临界点，将六角形气泡晶格与类液态分开，其特征是极低温度下极性气泡的自发运动、产生和湮灭。此外，量子涨落可以诱发新的量子相，并且这些相表现出常见的特性，例如负压电性。

罗解释说，这些发现可以推动神经形态计算的发展。

“神经形态计算通过尖峰神经网络模拟大脑的功能，”罗说。“相比之下，传统计算依赖于二进制晶体管，代表‘开’或‘关’以及‘一’或‘零’。尖峰神经网络模拟大脑在时间和空间维度上传递信息的能力，使其能够产生比传统计算更多的二进制两个输出特征。与传统计算相比，神经形态计算具有一些优势，例如能源效率、并行处理、适应性和容错性。”