Фазовая диаграмма пленок ЦТС в зависимости от электрического поля по расчетам КМК (P = 1). a1-a5 Избранные топологические закономерности из последней конфигурации моделирования CMC для фаз I, II, III, IV и V в среднем (001) слое суперячейки 26 × 26 × 5. (b) То же, что панель (а), но на основе расчетов PI-QMC (P = 32). b1-b8 Избранные топологические закономерности из моделирования PI-QMC для фаз I, II, I', III, IV, IV', IV" и V в среднем (001) слое суперячейки 26 × 26 × 5. Желтый (синий) цвет обозначает диполи, ориентированные вдоль псевдокубического направления.
Фото: Nature Communications (2023).DOI: 10.1038/s41467-023-43598-0.

Новая статья, опубликованная в журнале Nature Communications группой физиков Университета Австралии, описывает открытие новых квантовых фаз в низкоразмерных системах.

Статья «Квантовая критичность при криогенном плавлении решеток полярных пузырьков» была написана Вэй Луо, постдокторантом; научный сотрудник Алиреза Акбарзаде; и доценты-исследователи Юсра Нахас и Сергей Прохоренко. Нахас и Прохоренко входят в группу вычислительной физики конденсированного состояния, возглавляемую заслуженным профессором физики Лораном Беллаишем, который также выступил в качестве соавтора.

Известно, что квантовые флуктуации, вызванные нулевыми фононными колебаниями, предотвращают возникновение полярных фаз в объемных зарождающихся сегнетоэлектриках вплоть до нуля градусов Кельвина. Однако мало что известно о влиянии квантовых флуктуаций на недавно обнаруженные топологические закономерности в сегнетоэлектрических наноструктурах. Исследователи показали, как квантовые флуктуации влияют на топологию нескольких диполярных фаз в ультратонких сегнетоэлектрических оксидных пленках.

Команда обнаружила, что квантовые флуктуации создают квантовую критическую точку , отделяющую решетку гексагональных пузырьков от жидкоподобного состояния, характеризующегося спонтанным движением, созданием и уничтожением полярных пузырьков при очень низких температурах. Кроме того, квантовые флуктуации могут вызывать новые квантовые фазы, и эти фазы проявляют обычные свойства, такие как отрицательное пьезоэлектричество.

Луо объяснил, что эти открытия могут способствовать развитию нейроморфных вычислений.

«Нейроморфные вычисления моделируют функционирование мозга посредством импульсных нейронных сетей », — сказал Луо. «Напротив, традиционные вычисления основаны на двоичных транзисторах, обозначающих либо «включено», либо «выключено», а также «единицу» или «ноль». Пиковые нейронные сети имитируют способность мозга передавать информацию как во временном, так и в пространственном измерениях, позволяя им выдавать больше, чем два двоичных вывода, характерные для обычных вычислений.Нейроморфные вычисления имеют некоторые преимущества по сравнению с обычными вычислениями, такие как энергоэффективность, параллельная обработка, адаптивность и отказоустойчивость».