大阪城市大学 纳米级电路的示意图
量子点(黄色部分)连接到两个引线电极(蓝色部分)
从电极隧穿进入量子点的电子相互作用，形成高度相关的量子态，称为“费米液体”
通过量子点的非线性电流及其作为噪声出现的波动都携带着重要的信号，这可以揭示量子液体的底层物理
阐明了在打破粒子-空穴或时间反转对称性的外场作用下，电子的三体关联演化显著，在量子态中起着重要作用
信用:瑞坂野 大阪市立大学的科学家开发了数学公式来描述量子点中强关联电子的电流和波动
他们的理论预测很快就能在实验中得到验证
大阪市立大学的理论物理学家吉美道·特拉坦尼和阿基拉·奥古里，以及东京大学的芮·坂野已经开发出数学公式，描述量子点和其他纳米材料中发生的物理现象
这些公式发表在《物理评论快报》杂志上，可以应用于量子点、超冷原子气体和夸克物理的进一步理论研究
争论的焦点是近藤效应
1964年，日本理论物理学家近藤君首次在一些磁性材料中描述了这种效应，但现在这种效应似乎出现在许多其他系统中，包括量子点和其他纳米材料
通常，随着温度的下降，金属的电阻会下降
但是在含有磁性杂质的金属中，这种情况只发生在临界温度以下，超过这个温度电阻会随着温度的下降而上升
科学家最终能够证明，在接近绝对零度的极低温度下，电子自旋与磁性杂质纠缠在一起，形成一团屏蔽其磁性的云
云的形状随着温度的进一步下降而改变，导致阻力增加
当对金属施加其他外部“扰动”，如电压或磁场时，也会产生同样的效果
特拉塔尼、坂野和奥古里想开发数学公式来描述量子点和其他纳米材料中这种云的演变，这不是一项容易的任务
为了描述这样一个复杂的量子系统，他们从一个绝对零度的系统开始，在这个系统中，一个公认的理论模型，即费米液体理论，适用于相互作用的电子
然后他们添加了一个“修正”，描述了系统对抗外部干扰的另一个方面
利用这种技术，他们写下了描述电流及其通过量子点的波动的公式
他们的公式表明，电子在这些系统中以两种不同的方式相互作用，导致近藤效应
首先，两个电子相互碰撞， 形成清晰的准粒子，在近藤云中传播
更重要的是，一种叫做三体贡献的相互作用发生了
这是当两个电子在第三个电子的存在下结合，引起准粒子的能量转移
“公式的预测很快就可以通过实验来研究，”奥古里说
“沿着这项研究的路线进行的研究才刚刚开始，”他补充道
这些公式还可以扩展到理解其他量子现象，比如量子粒子通过与超导体相连的量子点的运动
量子点可能是实现量子信息技术的关键，如量子计算机和量子通信
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