Квантовая физика — это фундаментальная область науки, исследующая поведение частиц на мельчайших уровнях, где классическая механика перестает работать. Принципы квантовой суперпозиции, запутанности и туннельного эффекта лежат в основе множества современных технологий, включая квантовые компьютеры, сенсоры и криптографию. Квантовые системы способны обрабатывать информацию на порядки быстрее традиционных компьютеров, а квантовая связь предлагает абсолютную защиту данных.
") механика давно поражает нас своими загадками, позволяя [частицам](https://hanga.su/493,2025 "Прорыв в исследовании темной материи | Новые технологии раскрывают тайны Вселенной") нарушать привычные законы физики. Среди таких явлений — суперпозиция, туннелирование и [квантовая запутанность](https://hanga.su/glossary/quantum-entanglement "Квантовая запутанность — одно из самых удивительных и загадочных явлений квантовой физики. Оно заключается в том, что две или более частиц могут существовать в едином квантовом состоянии, независимо от расстояния между ними. Если изменить состояние одной из частиц, состояние другой изменится мгновенно, как будто между ними существует невидимая связь, не ограниченная скоростью света.
"). Однако новое исследование физиков из Университета Брауна открыло совершенно новый класс [частиц](https://hanga.su/530,2025 "Квантовая запутанность | Генерация фотонов на чипе"), способный изменить фундаментальные принципы нашего понимания [квантовой](https://hanga.su/glossary/quant "Слово «квантовый» происходит от латинского слова *quantum*, означающего «сколько» или «определённая порция». В научном контексте термин «квантовый» используется для описания явлений, происходящих на уровне атомов и элементарных частиц, где классическая физика перестаёт быть применимой. Квантовый мир подчиняется законам квантовой механики — фундаментальной теории, объясняющей поведение материи и энергии в малых масштабах.
") сферы. Эти частицы, названные дробными экситонами, обладают уникальными свойствами, выходящими за рамки привычного деления на [бозоны](https://hanga.su/glossary/boson "Бозон — один из двух основных типов элементарных частиц, наряду с фермионами. В отличие от фермионов, из которых состоят все вещества (например, электроны, протоны и нейтроны), бозоны выступают переносчиками взаимодействий между частицами. Они подчиняются статистике Бозе–Эйнштейна, что позволяет им существовать в одинаковых квантовых состояниях, образуя коллективные явления вроде лазеров или конденсата Бозе–Эйнштейна.
") и фермионы, и могут стать ключом к созданию новых квантовых технологий. Исследование, опубликованное в журнале Nature, базируется на явлении, известном как дробный [квантовый](https://hanga.su/glossary/quant "Слово «квантовый» происходит от латинского слова *quantum*, означающего «сколько» или «определённая порция». В научном контексте термин «квантовый» используется для описания явлений, происходящих на уровне атомов и элементарных частиц, где классическая физика перестаёт быть применимой. Квантовый мир подчиняется законам квантовой механики — фундаментальной теории, объясняющей поведение материи и энергии в малых масштабах.
") эффект Холла. В классическом эффекте Холла боковое напряжение возникает при воздействии магнитного поля на проводящий материал. В квантовом аналоге напряжение изменяется дискретными шагами, а в его дробной версии — даже дробными долями заряда электрона. Именно этот феномен позволил ученым открыть новый тип частиц. Эксперименты проводились с использованием двухслойной структуры графена, разделённого кристаллом гексагонального нитрида бора, что обеспечило контроль движения зарядов. Под воздействием сверхсильных магнитных полей исследователи наблюдали формирование экситонов — пар из электрона и дырки. Однако при дробном квантовом эффекте Холла эти экситоны демонстрировали уникальные свойства, отличные от [бозонов](https://hanga.su/glossary/boson "Бозон — один из двух основных типов элементарных частиц, наряду с фермионами. В отличие от фермионов, из которых состоят все вещества (например, электроны, протоны и нейтроны), бозоны выступают переносчиками взаимодействий между частицами. Они подчиняются статистике Бозе–Эйнштейна, что позволяет им существовать в одинаковых квантовых состояниях, образуя коллективные явления вроде лазеров или конденсата Бозе–Эйнштейна.
") и фермионов. ## Дробные экситоны: гибриды бозонов и фермионов Фундаментальные частицы обычно делятся на две категории: бозоны, способные занимать одно и то же квантовое состояние, и фермионы, ограниченные принципом исключения Паули. Однако дробные экситоны показали [поведение](https://hanga.su/glossary/behavior "Поведение – это способ, с помощью которого живые организмы адаптируются к окружающей среде, взаимодействуют друг с другом и реагируют на внешние стимулы. От элементарных движений клеток до сложных социальных структур у животных – каждый аспект поведения раскрывает удивительные механизмы выживания и адаптации.
"), сочетающее черты обоих типов частиц. Они действовали как гибрид между бозонами и фермионами, демонстрируя свойства, напоминающие анионы — редкий тип частиц, существующих только в двумерных системах, — но также выходя за рамки их привычного [поведения](https://hanga.su/glossary/behavior "Поведение – это способ, с помощью которого живые организмы адаптируются к окружающей среде, взаимодействуют друг с другом и реагируют на внешние стимулы. От элементарных движений клеток до сложных социальных структур у животных – каждый аспект поведения раскрывает удивительные механизмы выживания и адаптации.
"). Дробные экситоны возникли из-за спаривания дробно заряженных частиц, создавая уникальные квантовые состояния. Это открытие стало первым экспериментальным доказательством существования такого рода частиц, которые могут открыть новые пути для изучения квантовой физики и манипуляций на уровне частиц. Свойства дробных экситонов обещают стать прорывом для квантовой информатики. Способность управлять их состояниями и взаимодействиями может способствовать созданию более устойчивых и мощных квантовых компьютеров. Новые частицы могут быть использованы для хранения информации или создания устойчивых к ошибкам квантовых вычислений благодаря своей уникальной квантовой статистике. Также дробные экситоны могут привести к разработке новых материалов с необычными свойствами, таких как [сверхпроводимость](https://hanga.su/443,2025 "Скрученные 2D-материалы: открытие, изменившее прогнозы | Исследование дисульфида вольфрама") или топологическая устойчивость, что открывает путь к революционным технологиям. Исследование дробных экситонов находится на раннем этапе, и впереди множество вопросов. Ученые намерены изучить, как эти частицы взаимодействуют между собой, и разработать методы для управления их состояниями. Такой контроль может позволить создавать более сложные квантовые системы и открывать новые фазы материи. Работа команды из Университета Брауна также демонстрирует важность междисциплинарного подхода, объединяющего эксперименты с наноматериалами, теоретическую физику и квантовые вычисления. Будущие исследования дробных экситонов могут привести к созданию новых технологий, которые преобразуют мир квантовой механики. Это открытие подчеркивает, что квантовая физика продолжает удивлять, предлагая нам новые возможности для изучения мира частиц и их применения. Как отметил один из авторов исследования: «Мы только начали царапать поверхность этого явления, и будущее квантовой науки обещает быть невероятно захватывающим». **Ссылка:** «Экситоны в дробном квантовом эффекте Холла» [ DOI: 10.1038/s41586-024-08274-3.](https://www.nature.com/articles/s41586-024-08274-3 " DOI: 10.1038/s41586-024-08274-3") - [ Открытия ](https://hanga.su/discoveries) - [ Физика ](https://hanga.su/physics) - [ Квантовые технологии ](https://hanga.su/quantum-technologies) - [ Астрофизика ](https://hanga.su/astrophysics) - Понравилось: 0 - Связанные материалы: [«Ускоритель Орла»: LHAASO обнаружил новый космический певатрон, бросающий вызов физике](https://hanga.su/1671,2026)| [Как ведут себя тяжелые частицы в условиях, подобных началу Вселенной: новейшие данные из адронной материи](https://hanga.su/843,2025)| [Как суммирование диаграмм Фейнмана помогает раскрывать свойства реальных материалов](https://hanga.su/1008,2025)| [Квантовые силы в спинтронике: прорыв, который может изменить будущее электроники](https://hanga.su/563,2025)| [Квантовый дуализм раскрыт: физики нашли точную формулу для волнового и корпускулярного поведения частиц](https://hanga.su/1053,2025)| [Квантовый прорыв: как 13 000 запутанных спинов открывают будущее квантовой памяти и сетей](https://hanga.su/639,2025) - Похожие материалы: [Квантовые черные дыры: как физика скрывает сингулярности и защищает Вселенную](https://hanga.su/429,2025) | [Новая эра квантовой физики: как свет и звук запутываются вместе](https://hanga.su/405,2024) | [Новые горизонты физики: открытие парачастиц и их роль в квантовом мире](https://hanga.su/485,2025) Загрузка следующей статьи... ## Schema ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "CollectionPage", "@id": "https://hanga.su/science#collection", "name": "Наука", "url": "https://hanga.su/science", "description": "Раздел «Наука» на HangaPro – подробные материалы о фундаментальных и прикладных исследованиях, научных открытиях и прогрессе. Узнайте больше о биологии, физике, химии, космосе и других направлениях науки." } ``` ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "BreadcrumbList", "itemListElement": [ { "@type": "ListItem", "position": 1, "name": "Hanga – ваш гид в мире науки и технологий. Читайте о последних научных открытиях, инновационных разработках, трендах технологий будущего и их влиянии на нашу жизнь. Углубляйтесь в сложное простым языком вместе с Hanga.", "item": "https://hanga.su" }, { "@type": "ListItem", "position": 2, "name": "Наука", "item": "https://hanga.su/science" }, { "@type": "ListItem", "position": 3, "name": "Дробные экситоны: открытие нового класса частиц меняет представления о квантовой механике", "item": "https://hanga.su/486,2025.md" } ] } ``` ```json { "@context": "https://schema.org", "@type": "Article", "mainEntityOfPage": { "@type": "WebPage", "@id": "https://hanga.su/486,2025.md" }, "headline": "Дробные экситоны: открытие нового класса частиц меняет представления о квантовой механике", "description": "Квантовая механика давно поражает нас своими загадками, позволяя частицам нарушать привычные законы физики. Среди таких явлений — суперпозиция, туннелирование и квантовая запутанность. Однако новое исследование физиков из Университета Брауна открыло совершенно новый класс частиц, способный изменить фундаментальные принципы нашего понимания квантовой сферы. Эти частицы, названные дробными экситонами, обладают уникальными свойствами, выходящими за рамки привычного деления на бозоны и фермионы, и могут стать ключом к созданию новых квантовых технологий.", "image": { "@type": "ImageObject", "url": "https://hanga.su/images/img_25/Fractional_excitons_1200.jpg" }, "publisher": { "@type": "Organization", "name": "Наука, технологии и инновации: откройте мир знаний | HangaPro", "logo": { "@type": "ImageObject", "url": "https://hanga.su/images/iconset/android-icon-192x192.png" } }, "author": { "@type": "Person", "name": "Reviewer", "url": "https://hanga.su/about-us" }, "datePublished": "2025-01-09T10:19:39+03:00", "dateCreated": "2025-01-09T10:19:39+03:00", "dateModified": "2025-01-20T10:43:12+03:00" } ```