จากมุมมองของเคมีและฟิสิกส์ ความสมดุลนั้นค่อนข้างน่าเบื่อ อย่างน้อยก็สำหรับ Cheng-Chien Chen ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยอลาบามาในเบอร์มิงแฮม งานวิจัยของเขาพยายามที่จะสร้างสภาวะใหม่ของสสารและควบคุมสถานะเหล่านี้โดยการตรวจสอบความเป็นไปได้ของความไม่สมดุล

"เป้าหมายหลักประการหนึ่งของเราคือการดูว่าเมื่อเราขับเคลื่อนระบบอิเล็กตรอนไปสู่สภาวะที่ไม่สมดุล เราจะสามารถทำให้เฟสใหม่ที่ขาดหายไปในสภาวะสมดุลมีเสถียรภาพได้หรือไม่ แต่นั่นก็จะกลายเป็นส่วนสำคัญในสภาวะที่ไม่สมดุล" เฉินกล่าว "นี่เป็นหนึ่งในจอกศักดิ์สิทธิ์ในการศึกษาที่ไม่สมดุล"

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ด้วยการสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (NSF) เฉินได้ศึกษาผลกระทบของเครื่องตรวจสเปกโตรสโคปีของปั๊ม ซึ่งใช้พัลส์เลเซอร์เกินขีดเพื่อกระตุ้น (ปั๊ม) อิเล็กตรอนในตัวอย่าง สร้างสถานะไม่สมดุลในขณะที่อ่อนแอ ลำแสง (โพรบ) ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากปั๊ม

งานทางทฤษฎีของ Chen ชี้ให้เห็นว่าสามารถสร้างตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงกว่าที่เคยทำได้โดยใช้วิธีนี้ ซึ่งจะช่วยเปิดประตูสู่การปฏิวัติอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์พลังงานใหม่

การเขียนในPhysical Review Lettersในปี 2018 Chen และผู้ทำงานร่วมกัน Yao Wang จากมหาวิทยาลัย Clemson แสดงให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ที่จะสร้างตัวนำยิ่งยวดคลื่น d และทำให้เป็นขั้นตอนที่โดดเด่นโดยใช้ระบบหัววัดปั๊ม

ในการตีพิมพ์ล่าสุดในPhysical Review Xเมื่อเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2564 Chen และ Wang ได้แสดงให้เห็นเพิ่มเติมว่าในบางกรณี ในขณะที่ความแรงของการจับคู่คลื่น d สามารถปรับปรุงได้ คู่อิเล็กตรอนคูเปอร์ที่ได้จะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นแทนความสัมพันธ์ระยะยาว ดังนั้น ตัวนำยิ่งยวดที่เกิดจากแสงอาจมีลักษณะผันผวน

Chen ใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อจำลองพฤติกรรมควอนตัมของอิเล็กตรอนในระบบที่ไม่สมดุล งานล่าสุดของเขาใช้ Frontera ซึ่งเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดในมหาวิทยาลัยใดๆ และเร็วที่สุดเป็นอันดับที่ 13 ของโลก ปัจจุบัน Chen เป็นผู้ได้รับรางวัล Frontera Leadership Resource Allocation

โดยปกติ การจำลองระบบควอนตัมจำเป็นต้องมีการประมาณในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม เพื่อที่จะเปิดเผยความผันผวนเชิงพื้นที่ของสภาวะที่เกิดจากแสง Chen และ Wang ได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่จะปฏิบัติต่อผลกระทบของปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนได้อย่างแม่นยำ และการมีเพศสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับแลตทิซด้วยความแม่นยำเชิงตัวเลขที่สูงมาก พวกเขาเชื่อว่าความแม่นยำนี้สร้างความแตกต่างที่สำคัญสำหรับการกำหนดลักษณะระบบที่มีความสัมพันธ์อย่างยิ่งยวด

"ในวัสดุควอนตัม เช่น สารประกอบโลหะทรานซิชัน ปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนนั้นรุนแรงมาก เราจึงไม่สามารถปฏิบัติต่ออิเล็กตรอนเป็นอนุภาคอิสระได้อีกต่อไป" เขากล่าว

เขาใช้ความคล้ายคลึงของยานพาหนะเดินทางเพื่ออธิบายระบบประเภทนี้ บนทางหลวงที่ว่างเปล่า ใครๆ ก็ขับได้ตามใจชอบ โดยไม่ขึ้นกับรถคันอื่น แต่ในระหว่างที่รถติด การเคลื่อนไหวของรถคันหนึ่งมีอิทธิพลต่อรถคันอื่นๆ ทั้งหมด อิเล็กตรอนในระบบที่มีความสัมพันธ์สูงจะติดอยู่กับการจราจรที่คับคั่ง ทำให้อิเลคตรอนมีลักษณะเฉพาะและอาจควบคุมได้

Chen คำนวณพฤติกรรมของอิเล็กตรอนแต่ละตัวโดยใช้วิธีการที่เรียกว่าเมทริกซ์ทแยงมุมขนาดใหญ่ ซึ่งเป็นการดำเนินการพีชคณิตเชิงเส้นพื้นฐานที่มีการใช้งานที่หลากหลายในการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ซึ่งมีการใช้การคำนวณสูง เมทริกซ์ที่เขาสร้างเพื่อติดตามอิเล็กตรอนนั้นใหญ่มาก -- 34 พันล้านครั้ง 34 พันล้านหรือมากกว่า 1 ล้านล้านธาตุ -- และสามารถศึกษาได้เฉพาะบนคอมพิวเตอร์ขนาดของ Frontera โดยใช้โปรเซสเซอร์มากกว่าหมื่นตัวแบบขนาน

"มันเป็นการจำลองแบบควอนตัมหลายตัวอย่างแท้จริง โดยไม่มีการประมาณค่าใดๆ ในการรักษาปฏิสัมพันธ์" เขาอธิบาย

การระบุเฟสใหม่ที่อาจเกิดขึ้นของสสาร ซึ่งรวมถึงสถานะแปลกใหม่ที่เรียกว่า s-waves, d-wave และ p-waves เป็นขั้นตอนแรก ขั้นตอนต่อไปคือการผลิตและควบคุมขั้นตอนเหล่านี้

"เราสามารถระงับบางเฟส กระตุ้นเฟสใหม่ และเลือกควบคุมเฟสของสสารด้วยปั๊มเลเซอร์โดยควบคุมความถี่และแอมพลิจูดของเลเซอร์" เขาอธิบาย

ความเป็นตัวนำยิ่งยวดอาจฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่มันเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของคอมพิวเตอร์ควอนตัมอยู่แล้ว เช่น IBM Q, รถไฟ maglev และเครื่อง MRI อย่างไรก็ตาม การใช้งานที่ใช้ตัวนำยิ่งยวดนั้นยังไม่แพร่หลาย

"วัสดุจะต้องถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิที่เย็นจัดเพื่อแสดงความเป็นตัวนำยิ่งยวดและใช้พลังงานเป็นจำนวนมาก" เฉินกล่าว "การหาวิธีที่จะทำให้ตัวนำยิ่งยวดมีความเสถียรแม้ในสถานะอายุสั้นจะเปิดโอกาสให้มีการใช้งานมากขึ้น"

ด้วย Frontera เขามีความสามารถในการจำลองสิ่งที่จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ สำหรับระบบที่ไม่สมดุล Chen กล่าว "สิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจและควบคุมขั้นตอนใหม่ๆ สำหรับเทคโนโลยียุคหน้าได้ในที่สุด"สล็อตออนไลน์ 918kiss