Квантовое превосходство близко: ученые получили "таинственную" спиновую жидкость

процессор, чип, квантовый компьютер
Фото: futurebridge.com

Исследователи уверены: если научиться управлять квантовой материей, можно создать устойчивые кубиты и надежные квантовые компьютеры.

Ученые из Гарвардского университета документально подтвердили существование особого состояния материи — квантовой спиновой жидкости. Подробности исследования приводит сайт Phys.org.

В 1973 году физик Филип Андерсон предложил теорию о таинственном состоянии материи, которая дала начало целому направлению в области квантовых вычислений. Почти 50 лет она оставалась лишь догадкой, ведь ученые не могли увидеть загадочную квантовую жидкость или повлиять на нее. Теперь же команде исследователей удалось доказать, что подобное состояние можно вызывать искусственно, а также манипулировать им.

Спиновая жидкость называется так условно из-за того, как атомы ведут себя внутри нее. В обычных магнитах при очень низкой температуре электроны стабилизируются и образуют твердое вещество, обладающее магнитными свойствами. В спиновой жидкости отрицательно заряженные частицы атомов продолжают изменяться, подобно жидким веществам, и переходят в одно из наиболее запутанных квантовых состояний.

профессор, ученый, Гарвард
Профессор Михаил Лукин и ведущий исследователь Джулия Семегини наблюдают за состоянием материи, за которым ученые "охотились" в течение 50 лет

Особые характеристики спиновых жидкостей можно применять для развития перспективных технологий будущего, в том числе для создания квантовых компьютеров или сверхпроводников, работающих при обычной температуре. По словам физиков, изучение нового состояния материи поможет создать более надежные квантовые частицы — топологические кубиты, которые станут устойчивыми к помехам и не будут разрушаться под воздействием окружающей среды.

"Это мечта тех, кто занимается квантовыми вычислений. Изучение того, как создавать и использовать такие топологические кубиты, станет важным шагом на пути к созданию надежных квантовых компьютеров", — заявила Джулия Семегини, научный сотрудник Институт квантовой оптики общества Макса Планка и ведущий автор исследования.

Ученые использовали программируемый симулятор в виде особого квантового компьютера, который может создавать молекулярные решетки различной формы, провоцируя взаимодействия между охлажденными атомами. Они создали шаблон разрушенной решетки, а когда частицы "запутались", проанализировали "струны" (связи между атомами) и обнаружили квантовые корреляции, указывающие на образование спиновой жидкости.

Ранее сотрудники финского Университета Аалто получили новый квантовый материал в попытке создать спиновую жидкость. Ультратонкий который можно использовать в будущих электронных устройствах. Два ультратонких слоя из дисульфида тантала проявили противоположные свойства, из которые помогут сделать новые типы электронных устройств.