글/쳔껀
일상 생활에서 상의 변화는 일반적으로 온도와 관련이 있습니다. 예를 들어 얼음 조각은 가열되면 녹습니다. 그러나 자기장과 같은 다른 매개 변수의 변화에 따라 다른 유형의 위상 전이가 존재하는 것도 있습니다. 물질의 양자 특성을 이해하기 위해 상 전이가 온도의 절대 영점에서 직접 발생하면 매우 흥미로운 전이가 발생합니다. 이러한 전이를 “양자 위상 전이”또는 “양자 임계점”이라고 합니다.
일반적인 상황에서 양자 임계 동작은 금속 또는 절연체에서 발생합니다. 그러나 최근 연구자들은 반 금속에서 이러한 행동을 발견했습니다. 이 물질은 세륨, 루테늄 및 주석의 화합물이며 그 특성은 금속과 반도체 사이에 있습니다. 이외에 양자 임계는 오직 매우 특수한 환경과 조건에서만 생성될 수 있는데 일정량의 압력 또는 전자기장이 필요합니다. 그러나 놀랍게도 이런 반 금속은 외부의 영향을 받지 않고도 양자 임계를 생성할 수 있습니다.
이 결과는 물질에서 전자의 특수한 동작과 관련이 있을 수 있습니다. 이 물질은 상관 관계가 높은 전자 시스템을 가지고 있습니다. 이것은 전자 사이에 강한 상호 작용이 있음을 의미합니다. 이를 소위 “콘도 효과”라고 합니다. 또한 여기에서 물질 중의 양자 스핀은 주변의 전자에 의해 은폐되므로 스핀이 더 이상 물질의 다른 부분에 어떤 영향도 미치지 않습니다.
만약 반 금속의 경우와 같이 자유 전자가 상대적으로 적으면 콘도 효과가 불안정합니다. 이것은 물질의 양자 임계 거동에 대한 원인일 수 있습니다. 즉, 시스템이 콘도 효과가 있는 상태와 콘도 효과가 없는 상태 사이에서 파동을 일으킵니다.
이 결과가 중요한 이유는 주로 바일 페르미온(Weyl fermion)현상과 관련된 것으로 의심되기 때문입니다. 고체에서 바일 페르미온은 준입자 형태로 나타날 수 있습니다. 즉, 연못의 파도와 같이 집단적으로 나타납니다.
이론적 예측에 따르면 바일 페르미온은 당연히 이런 물질에 존재해야 합니다. 그러나 실험에서 아직 못 찾았지만 과학자들은 그들이 관찰한 양자 임계성이 바일 페르미온의 출현에 도움이 될 것이라고 생각합니다. 양자 임계 파동은 바일 페르미온에 대해서 안정적인 작용을 할 수 있습니다. 그 방법은 고온 초전도체 중의 양자 임계 파동과 유사합니다. 이는 초전도 쿠퍼쌍을 함께 고정합니다.
일반적으로 특정 양자 효과, 즉 양자 임계 변동, 콘도 효과 및 바일 입자와 새로 발견한 물질은 밀접하게 얽혀 있습니다. 그들은 함께 독특한 “바일 콘도” 상태를 만들어 냈습니다. 이들은 기타 양자 상태와 달리 높은 수준의 안정성을 가진 “위상”상태를 갖고 있습니다. 이러한 상태는 외부 간섭에 의해 쉽게 파괴 되지 않기 때문에 양자 컴퓨팅 제조에 매우 중요합니다.
이 모든 것을 검증하기 위해 과학자들은 다른 외부 조건 하에서 추가적인 측정을 진행합니다. 그들은 다른 물질에서 양자 효과와 유사한 상호 작용이 발견 될 수 있다고 예측합니다. 이는 미래에 신소재 디자인의 개념을 바꿀 수 있을 것입니다.
출처 : 팽배신문
