Квантова перевага близько: вчені отримали "таємничу" спінову рідину

Учені з Гарвардського університету документально підтвердили існування особливого стану матерії квантової спінової рідини. Подробиці дослідження наводить сайт Phys.org.

У 1973 році фізик Філіп Андерсон запропонував теорію про таємничий стан матерії, яка дала початок цілому напрямку в галузі квантових обчислень. Майже 50 років вона залишалася лише здогадкою, адже вчені не могли побачити загадкову квантову рідину або вплинути на неї. Тепер команді дослідників вдалося довести, що подібний стан можна викликати штучно, а також маніпулювати ним.

Спінова рідина називається так умовно через те, як атоми поводяться всередині неї. У звичайних магнітах при дуже низькій температурі електрони стабілізуються й утворюють тверду речовину, яка має магнітні властивості. У спіновій рідині негативно заряджені частинки атомів продовжують змінюватися, подібно до рідких речовин, і переходять в одне з найзаплутаніших квантових станів.

Особливі характеристики спінових рідин можна застосовувати для розвитку перспективних технологій майбутнього, у тому числі для створення квантових комп'ютерів або надпровідників, що працюють за нормальної температури. За словами фізиків, вивчення нового стану матерії допоможе створити надійніші квантові частинки — топологічні кубіти, які стануть стійкими до перешкод і не руйнуватимуться під упливом довкілля.

"Це мрія тих, хто займається квантовими обчисленнями. Вивчення того, як створювати та використовувати такі топологічні кубіти, стане важливим кроком на шляху до створення надійних квантових комп'ютерів", — заявила Джулія Семегіні, наукова співробітниця Інституту квантової оптики суспільства Макса Планка та провідна авторка дослідження.

Учені використовували програмований симулятор у вигляді особливого квантового комп'ютера, який може створювати молекулярні ґрати різної форми, провокуючи взаємодії між охолодженими атомами. Вони створили шаблон зруйнованих ґрат, а коли частинки "заплуталися", проаналізували "струни" (зв'язки між атомами) та виявили квантові кореляції, що вказують на утворення спінової рідини.

Раніше співробітники фінського Університету Аалто отримали новий квантовий матеріал у спробі створити спінову рідину. Ультратонкий, який можна використовувати в майбутніх електронних пристроях. Два ультратонкі шари з дисульфіду танталу виявили протилежні властивості, з яких допоможуть зробити нові типи електронних пристроїв.