Forskare har experimentellt observerat en dold kvantgeometri i material som styr elektroner på liknande sätt som gravitationen böjer ljus. Upptäckten, gjord vid gränsytan mellan två oxidsmaterial, kan främja kvantelektronik och supraledning. Publicerad i Science, framhäver resultaten en länge teoretiserad effekt som nu bekräftats i verkligheten.
Kvantmaterial, som fungerar enligt fysikens regler på atomskalor, lovar snabbare elektronik och effektiv energiflöde. Ett team från University of Geneva (UNIGE), University of Salerno och Italiens CNR-SPIN-institut har upptäckt en nyckelfunktion i dessa material: den kvantmetriska. Denna metriska beskriver en krökning i kvantutrymmet som påverkar elektronbanor, precis som Einsteins gravitation kröker ljus. Tidigare en teoretisk idé från för cirka 20 år sedan var den svår att detektera experimentellt. «Konceptet kvantmetrisk härstammar från cirka 20 år sedan, men länge betraktades det som en ren teoretisk konstruktion. Först på senare år har forskare börjat utforska dess konkreta effekter på materiets egenskaper», sade Andrea Caviglia, professor och chef för UNIGE:s avdelning för kvantmateriefysik. Forskare observerade denna effekt vid gränsen mellan strontiumtitanat och lantaniumaluminat, en uppsättning känd för kvantstudier. De använde intensiva magnetfält för att förvränga elektronbanor och avslöja metriska närvaro. Huvudförfattaren Giacomo Sala, forskningsassistent vid UNIGE, förklarade: «Dess närvaro kan avslöjas genom att observera hur elektronbanor förvrängs under den kombinerade inverkan av kvantmetrisk och intensiva magnetfält applicerade på fasta ämnen.» Studien, detaljerad i tidskriften Science (DOI: 10.1126/science.adq3255), visar att kvantmetrisk är vanlig i många material. Detta möjliggör mer precisa mätningar av optiska, elektroniska och transportegenskaper. Caviglia tillade: «Dessa upptäckter öppnar nya vägar för att utforska och utnyttja kvantgeometri i ett brett spektrum av material, med stora implikationer för framtida elektronik som arbetar vid terahertzfrekvenser, samt supraledning och ljus-materie-interaktioner.» Sådana insikter bygger på kvantfysikens grundvalar som möjliggjorde transistorer och modern databehandling, potentiellt leende till ultrsnabb enheter utan energiförlust.
