Квантовая физика

Ферромагнитные полупроводники (FMSS) представляют собой уникальное сочетание свойств полупроводников и магнитных характеристик, что делает их выдающимися кандидатами для разработки спинтронных устройств, объединяющих функции как полупроводников, так и магнитных материалов. Однако одной из ключевых задач, стоящих перед FMS, является достижение высоких температур Кюри (TC), необходимых для их стабильной работы при комнатной температуре.

Несмотря на то, что в предыдущих исследованиях удалось достичь температуры 420 К, что превышает комнатную, этого показателя недостаточно для эффективной эксплуатации материалов, предназначенных для спинтроники. Это подчеркивает необходимость повышения температуры среди FMS, что было включено в число 125 нерешенных вопросов, отобранных журналом Science в 2005 году.

Материалы, такие как (Ga, Mn)As, обладают низкой TC, что ограничивает их практическое применение в устройствах спинтроники. Хотя добавление железа в полупроводники с узкой запрещенной зоной, такие как GaSb, казалось многообещающим, использование высоких концентраций железа при сохранении кристалличности оказалось сложной задачей, что сдерживало достижение желаемой TC.

Чтобы преодолеть эти ограничения, группа исследователей под руководством профессора Фама Нам Хая из Института науки Токио (Япония) разработала высококачественный (Ga, Fe)Sb FMS, применив метод ступенчатого проточного выращивания на вицинальных подложках из GaAs (100) с углом отклонения 10°.

Их результаты были опубликованы в журнале Applied Physics Letters 24 апреля 2025 года. Использование метода ступенчатого поточного выращивания позволило достичь высокой концентрации железа при сохранении превосходной кристалличности, что привело к повышению температуры до 530 К — самого высокого показателя, зарегистрированного на сегодняшний день для FMS.

Команда использовала спектроскопию магнитного кругового дихроизма для подтверждения ферромагнетизма слоя Sb в (Ga0.76,Fe0.24), основанного на спин-поляризованной зонной структуре FMS. Кроме того, исследователи применили графики Арротта, стандартный метод экстраполяции TC на основе данных о намагниченности, что позволило более точно определить точки магнитного перехода и углубить понимание ферромагнитного поведения материала при различных температурах.

"В обычных образцах (Ga, Fe)Sb сохранение кристалличности при высоких уровнях легирования железом было постоянной проблемой. Применив технологию ступенчатого проточного выращивания на вицинальных субстратах, мы успешно справились с этой задачей и достигли самого высокого в мире показателя TC в FMSS", - утверждает профессор Хай.

Кроме того, исследователи исследовали долгосрочную стабильность своего образца, измерив магнитные свойства более тонкого слоя (Ga,Fe)Sb (9,8 нм), хранившегося на открытом воздухе в течение 1,5 лет. Несмотря на незначительное снижение TC с 530 К до 470 К, материал сохранил значительные ферромагнитные свойства, что свидетельствует о его потенциале для практического применения.

Материал также продемонстрировал высокий магнитный момент на атом железа (4,5 Мкб/атом), что близко к идеальному значению для ионов Fe³⁺ в кристаллической структуре цинковой обманки (5 Мкб/атом). Это в два раза больше, чем у металла α-Fe, что подчеркивает выдающиеся магнитные свойства данного материала.

"Наши результаты демонстрируют возможность создания высокоэффективных FMSS, совместимых с работой при комнатной температуре, что является важным шагом на пути к разработке спинтронных устройств", - добавляет профессор Хай.

В целом, исследование подчеркивает эффективность пленкообразования с использованием ступенчатого роста на вицинальных подложках для получения высококачественных и высокоэффективных FMSS с увеличенными концентрациями железа. Благодаря преодолению узкого места, связанного с низкой температурой Кюри, это исследование представляет собой значительный шаг вперед на пути к созданию полупроводниковых устройств со спиновой функцией, способных функционировать при комнатной температуре.

Время как квантовый потенциал, а не координата

Общий принцип:

Время — это не универсальный фон, а квантовый ресурс, который локально разворачивается в результате акта физического различения. Семон — это элементарная частица (или возбуждение), которая фиксирует одно из возможных временных направлений, превращая потенциальное бытие в актуальное.

Постулаты семонной теории:

Постулат 1: Временной потенциал и каузоны
• Вселенная существует как квантовая пена временного потенциала.
• Каузон — это квант времени, находящийся в нулевом временном потенциале, т.е. вне направленного течения.
• Чем больше каузонов в системе, тем выше её временная неопределённость.

Постулат 2: Семон и разворачивание времени
• Семон — это акт или квант локализации времени.
• Коллапс семона формирует векторное течение времени как поток или слой, а не как линейную ось.
• Коллапс — это выбор направления, порождающий локальную причинность.

Постулат 3: Суперпозиция как временной потенциал
• Суперпозиция — это не множественность миров, а состояние хронона с нулевым временем.
• Семон переводит это состояние в одно из двух направлений: +τ (будущее) или −τ (прошлое).
• Измерение — это акт временного различения, а не просто регистрация.

Постулат 4: Релятивистская суперпозиция
• В рамках пространства Минковского временная координата относительна.
• Семон выполняет роль локального ориентира в пространстве возможных временных потоков.

Постулат 5: Семон и причинность
• Причинность порождается семоном.
• До его появления система вне причинности.
• Коллапс семона создаёт локальную каузальную структуру.
SCCL: Экспоненциальный закон коллапса семона
SCCL (Semon Collapse Causality Law) — это закон, описывающий вероятность коллапса семона в каузон как функцию локального темпорального напряжения σ.

Основное уравнение SCCL:

P(коллапса) = 1 − exp(−Λ · σ), где:

• σ — темпоральное напряжение (направленная плотность потенциала);
• Λ — коэффициент коллапса (чувствительность системы к σ);
• P — вероятность реализации каузона.

Ключевые параметры SCCL:
• σ₀ — критический порог, ниже которого реализация невозможна;
• αₛ — коэффициент когерентности поля: чем выше, тем вероятнее коллапс;
• εₛ — минимальная энергия реализации (барьер семонного коллапса);
• hₛ — семонная постоянная Планка (определяет минимальное квантовое действие во временном поле).

Вероятности коллапса семона по закону SCCL при разных значениях когерентности поля αₛ. Видно, как при росте σ вероятность стремится к αₛ, а порог коллапса (например, P_c = 0.5) достигается быстрее при более высокой когерентности ,с обозначениями фазовых порогов σ₀ для разных уровней когерентности αₛ. Вертикальные пунктирные линии показывают, при каком значении σ коллапс становится вероятнее порогового (P_c = 0.5). Это визуализирует переход от возможности события к его реализации как каузона.

Интерпретации:

• В когерентном поле (высокий αₛ) коллапс ускоряется;
• В хаотически насыщенном поле (низкий αₛ) — подавляется;
• Масса объекта — функция его сопротивления реализации (σ недостаточен для коллапса);
• Измерение — пороговая реализация σ через SCCL.
Таким образом, SCCL уточняет механизм действия семона: он коллапсирует не произвольно, а строго по вероятностному закону, зависящему от структуры поля и направленного напряжения.

Следствия:

• Коллапс волновой функции — это коллапс семонной волны.
• Измерение — это акт выделения одного потока времени из множества.
• Будущее — это мультиверсальность направлений, возможных к реализации.
• EPR-парадокс — проявление общей семонной временной структуры.
• Время — результат квантовой локализации, а не фон.
• Вселенная — квантовая пена, где каждый семон разворачивает волну временного потенциала.
• Бытие — это не то, что происходит во времени, а то, что порождает время.

Глоссарий:

Семон — квант локализации времени, реализующий одно из возможных направлений временного потока.
Каузон — реализованный квант времени, результат коллапса семона. Формирует каузальную структуру.
Коллапс семона — акт перехода из временной суперпозиции в направленное течение времени.
SCCL (Semon Collapse Causality Law) — закон, описывающий вероятность реализации семона в зависимости от темпорального напряжения.
Темпоральное напряжение (σ) — направленная плотность временного потенциала; условие для коллапса.
Когерентность (αₛ) — согласованность семонного поля, определяющая вероятность реализации.
Порог σ₀ — минимальное значение σ, необходимое для коллапса.
Λ (лямбда) — коэффициент чувствительности SCCL к σ.
εₛ — энергетический порог реализации семона.
hₛ — семонная постоянная Планка.
Измерение — акт физического различения, выделяющий одно направление времени из суперпозиции.
Мультиверсальность времени — множество возможных направлений времени, доступных до коллапса.

Учёные, работающие с перспективным квантовым материалом, недавно сделали неожиданное открытие, которое может произвести настоящий прорыв в области электротехники и квантовых технологий. В процессе исследования кристаллической структуры данного материала было выявлено, что он самопроизвольно формирует одну из самых тонких полупроводниковых границ в мире — всего 3,3 нанометра толщиной! Для сравнения, это примерно в 25 000 раз меньше листа бумаги!

«Это было большим сюрпризом», — поделился ассистент профессора Шуолонг Ян. «Мы не ставили целью создать эту границу, но материал сам по себе образовал её, и это одна из самых тонких, что мы когда-либо видели».

Это открытие открывает новые горизонты для создания миниатюрных электронных компонентов, а также предоставляет дополнительные знания о поведении электронов в материалах, специально разработанных для квантовых приложений. Статья под названием «Спектроскопические доказательства перераспределения заряда внутри единичной ячейки в нейтральном магнитном топологическом изоляторе» была опубликована в журнале Nanoscale.

Исследователи из Притцкерской школы молекулярной инженерии Чикагского университета и Университета штата Пенсильвания сосредоточились на изучении электронных свойств материала MnBi₆Te₁₀, который принадлежит к классу топологических веществ с необычными характеристиками. Эти материалы могут позволить электричеству свободно течь по их краям без сопротивления, что делает их крайне привлекательными для потенциального использования в квантовых компьютерах и других эффективных электронных устройствах.

Однако для правильной работы таких материалов, как MnBi₆Te₁₀, важно иметь сбалансированное распределение электронов. Команда исследователей предположила, что добавление сурьмы в MnBi₆Te₁₀ поможет достичь необходимого равновесия. Обычные электрические испытания подтвердили, что материал в целом нейтрален.

Затем, применив временно-угловую разрешающую фотоэмиссионную спектроскопию (trARPES), они наблюдали за распределением электронов и изменениями их энергетических уровней в реальном времени. Результаты оказались неожиданными: в каждой повторяющейся ячейке кристалла, состоящей всего из нескольких атомов, электроны распределялись неравномерно, образовывая миниатюрные электрические поля.

«В идеальном квантовом материале необходимо добиться действительно равномерного распределения зарядов, — отметил аспирант Хан Дуй Нгуен. — Наблюдение за этим неравномерным распределением может указывать на сложности в достижении квантовых приложений так, как планировалось изначально, но также открывает новые возможности».

Эти небольшие области функционировали как p-n переходы, которые представляют собой тип полупроводникового соединения с внутренними электрическими полями и используются в таком повседневном оборудовании, как телефоны и компьютеры. Однако в отличие от традиционных p-n переходов, эти формируются естественным образом внутри кристаллической структуры.

Более того, естественно образующийся p-n переход оказывается высокочувствительным к свету, что может открыть новые пути для электроники следующего поколения, включая спинтронику — технологию манипулирования данными с использованием магнитного спина электрона.

При моделировании процессов внутри кристалла MnBi₆Te₁₀, исследователи гипотетически объяснили, как формируются эти p-n переходы, предполагая, что добавление сурьмы приводит к обмену между атомами марганца и сурьмы, вызывая различия в заряде по всему материалу.

Хотя это открытие добавляет определенные сложности в усовершенствование материала для использования с квантовыми эффектами, оно также открывает новые возможности в сфере электроникна тонких пленок, вместо крупных трехмерных кристаллов, что обеспечит более точное управление поведением электронов и усовершенствование выхода этих крошечных p-n переходов.

«Это снова подчеркивает важность фундаментальных научных исследований и открытости к тем направлениям, куда они могут привести», — заключил Ян. «Мы начали с одной цели и нашли сюрприз, который перенаправил нас в совершенно увлекательное направление».

Большинство людей слышат про квантовую механику, когда в каком-нибудь фильме нужно объяснить псевдонаучную завязку сюжета или в шутках про кота. Но что если ты действительно хочешь разобраться в квантовой механике, чтобы авторитетно фыркать на каждом таком псевдонаучном объяснении и при каждом упоминании многомировой интерпретации? Специально для тебя, представляю гайд "Как заботать квантовую механику?"

1. Никак. Серьезно, смирись с тем, что ты многого не поймешь. И не только потому что ты тупой, просто многие концепции не только не имеют аналогов из бытового опыта, но и вообще не поддаются объяснению. Факты которые нужно принять. А еще говорят, что наука не религия.

2. Забей на всю философию и эзотерику, квантмех это в первую очередь матаппарат, позволяющий делать безумные предсказания попадающие в точку и объяснять подавляющее большинство наблюдаемых явлений. Воспринимать философские интерпретации будет гораздо проще, когда ты сможешь писать статсуммы и матричные элементы.

3. Матан. Как следствие предыдущего пункта нужно хорошо знать не самый обычный матан: глубокие дебри аналитической геометрии, рядов, дифуров, урматов и кое-чего еще.

4. После того как ты заботал матан и убедился в том, что не можешь его применить даже чтобы решить простейшую задачу, можно начинать читать книги. Благо, сакральные знания, приобретенные на предыдущем этапе, позволяют читать даже книги, чуть менее чем полностью состоящие из функций Грина.

5. Формулы и "очевидные" переходы ты конечно не понял, но зато научился некоторым основам, и по резюме в конце параграфов запомнил простые следствия этой математики. Поздравляю, твой уровень уже выше, чем у среднего студента технического вуза.

6. Теперь можно последовательно покуривать углубленные разделы квантовой механики, а начать следует со статов и физики твердого тела. Если ты разберешься в механизме спаривания куперовских пар или в образовании экситонных состояний в полупроводнике, я лично пожму тебе руку.

7. Все, ты свободная частица в пространстве волновых векторов. Ты ограничен лишь потенциальным барьером своего сознания, но даже через него ты волен протуннелировать в область непознанного, с помощью современных установок и суперкомпьютеров.

8. Вот теперь самое время разобраться в философии, и понять, почему она была не нужна. Квантовая механика ждет тебя, главное помни замученную фразу Фейнмана (в моей вольной интерпретации): "Тот кто говорит, что понимает квантовую механику — не имеет о ней ни малейшего представления".

P.S. Выкладываю свои архивные тексты, канувшие в небытие вместе с пабликом "Луркопаб Alive". Больше в тг.

🌌 Тайны космоса и загадки разума: ключ к вашим мечтам 🌌

Добро пожаловать в путешествие сквозь космическую бесконечность и глубины человеческого сознания! В этом видео мы исследуем удивительные связи между космосом и нашим разумом, раскрывая тайны, которые могут изменить вашу жизнь.

🔮 Что вы узнаете:

• Как квантовая физика влияет на наше сознание и подсознание.

• Почему наши мысли и эмоции формируют нашу реальность.

• Как использовать силу разума для достижения своих целей и исполнения мечтаний.

🚀 Почему это важно:

• Понимание законов Вселенной поможет вам лучше управлять своей жизнью.

• Освоение техник медитации и осознанности откроет новые горизонты для вашего развития.

• Вы узнаете, как превратить свои мечты в реальность, используя силу мысли и подсознания.

💫 Что вас ждет:

• Увлекательные научные факты и открытия.

• Практические советы и упражнения для улучшения качества жизни.

• Вдохновение и мотивация для достижения ваших целей.

Присоединяйтесь к нам и начните свое путешествие к самопознанию и духовному росту! Пусть это знание станет вашим путеводителем на пути к исполнению самых заветных желаний.

В всё более удаляющемся от нас 1959 году ученые Джеймс Террелл и Роджер Пенроуз доказали, что объект, движущийся со скоростью, близкой к световой, будет выглядеть не сжатым, а слегка повернутым из-за оптического эффекта. До недавнего времени этот эффект существовал лишь в теории и компьютерных симуляциях, однако теперь исследователи впервые подтвердили его экспериментально.

На представленном выше фото видно, как куб, мчащийся почти со скоростью света, кажется немного наклоненным. Это явление физики назвали вращением Террелла — Пенроуза. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна (СТО), когда объект движется с такой скоростью, он выглядит короче, а время для него замедляется. Это уже не раз проверялось на частицах, приближающихся к скорости света.

Тем не менее, до этого момента никто не мог наглядно продемонстрировать, как выглядит объект, который не сжимается, а просто кажется повернутым. Теперь ученые из Венского университета под руководством Доминика Хорнофа смогли это сделать.

Они создали обычные куб и сферу, напечатали их на 3D-принтере и осветили лазерными импульсами. Затем с помощью сверхбыстрой камеры они замедлили скорость света до двух метров в секунду.

Лазеры включались с различными задержками, а макеты слегка сдвигались между включениями, словно они двигались с околосветовой скоростью. Отраженный свет фиксировался камерой, создавая эффект движения.

В результате у них получились снимки и анимации, демонстрирующие, как выглядит движущийся объект. Объединив все кадры в один, исследователи показали, что куб кажется повернутым, как в эффекте Террелла — Пенроуза.

Физики подчеркивают, что скорость объектов была небольшой, поскольку они лишь имитировали оптический эффект, а не реальное движение на околосветовой скорости. Тем не менее, это первый случай, когда кто-то действительно смоделировал релятивистское искажение изображения. Теперь у ученых появилась возможность экспериментировать с другими эффектами, которые ранее существовали только в теории.