Físicos descobrem novas fases quânticas em sistemas polares de baixa dimensão
um diagrama de fases de filmes PZT em função do campo elétrico a partir de cálculos CMC (P = 1). a1-a5 Padrões topológicos selecionados da última configuração de simulações CMC para as Fases I, II, III, IV e V na camada intermediária (001) de uma supercélula 26 × 26 × 5. (b) Igual ao painel (a), mas a partir de cálculos PI-QMC (P = 32). b1-b8 Padrões topológicos selecionados de simulações PI-QMC para as Fases I, II, I', III, IV, IV', IV" e V na camada intermediária (001) de uma supercélula 26 × 26 × 5. O amarelo ( a cor azul) indica dipolos alinhados ao longo da direção pseudocúbica [001]. Crédito:Nature Communications. (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43598-0 Um novo artigo publicado na Nature Communications por uma equipe de físicos da U of A traçou a descoberta de novas fases quânticas em sistemas de baixa dimensão.
O artigo, "Criticalidade quântica na fusão criogênica de redes de bolhas polares", foi de autoria de Wei Luo, pesquisador de pós-doutorado; pesquisador associado Alireza Akbarzadeh; e os professores assistentes de pesquisa Yousra Nahas e Sergei Prokhorenko. Nahas e Prohorenko fazem parte do grupo Computational Condensed Matter Physics liderado pelo ilustre professor de física Laurent Bellaiche, que também atuou como autor colaborador.
Sabe-se que flutuações quânticas, causadas por vibrações de fônons de ponto zero, evitam a ocorrência de fases polares em ferroelétricos incipientes em massa até zero graus Kelvin. Mas pouco se sabe sobre os efeitos das flutuações quânticas nos padrões topológicos recentemente descobertos em nanoestruturas ferroelétricas. Os pesquisadores revelaram como as flutuações quânticas afetam a topologia de várias fases dipolares em filmes ultrafinos de óxido ferroelétrico.
A equipe descobriu que as flutuações quânticas induzem um ponto crítico quântico, separando uma rede de bolhas hexagonais de um estado semelhante a líquido caracterizado por movimento espontâneo, criação e aniquilação de bolhas polares em temperaturas muito baixas. Além disso, as flutuações quânticas podem induzir novas fases quânticas, e essas fases exibem propriedades usuais, como piezoeletricidade negativa.
Luo explicou que essas descobertas poderiam avançar no desenvolvimento da computação neuromórfica.
"A computação neuromórfica modela o funcionamento do cérebro por meio de redes neurais", disse Luo. “Em contraste, a computação convencional depende de transistores que são binários, representando 'ligado' ou 'desligado' e 'um' ou 'zero'. As redes neurais de pico emulam a capacidade do cérebro de transmitir informações nas dimensões temporal e espacial, permitindo-lhes produzir mais do que as duas saídas binárias características da computação convencional. A computação neuromórfica tem algumas vantagens em comparação com a computação convencional, como eficiência energética, processamento paralelo, adaptabilidade e tolerância a falhas."
Mais informações: Wei Luo et al, Criticidade quântica na fusão criogênica de redes de bolhas polares, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43598-0 Informações do diário: Comunicações da Natureza
