Квантова матерія, невідома досі: секрет у ритмі

Магнітне поле, яке змінюється у часі, здатне породжувати стани речовини, що не існують за звичайних умов — це з’ясували фізики з Каліфорнійського політехнічного державного університету. Відкриття може наблизити появу стабільніших квантових комп’ютерів.

Абстрактна візуалізація магнітних полів, що взаємодіють із квантовою матерією.
Абстрактна візуалізація. Налаштування магнітних полів у часі може відкрити абсолютно нові форми матерії та забезпечити стабільніше майбутнє для квантових технологій. Джерело: AI / ScienceDaily.com

Що зробили дослідники

Лектор кафедри фізики Cal Poly (Каліфорнійського політехнічного державного університету) Ян Пауелл разом зі студентом Луї Бухалтером дослідили, як речовина поводиться на рівні атомів і електронів, коли на неї діє магнітне поле, яке змінюється за певним ритмом. Свої висновки автори опублікували у журналі Physical Review B. 

Виявилося, що матерія, на яку діє ритмічно змінюване магнітне поле, набуває квантових властивостей, яких не існує в речовині зі стабільним, незмінним полем. Поки що це теоретична робота — експериментальна перевірка на реальних установках є наступним кроком.

Подія в Києві на перетині мистецтва, космосу та технологій! Дізнатися більше

Чому це важливо для квантових технологій

Одна з головних проблем квантових обчислень — «шум»: зовнішні збурення й дефекти, через які система припускається помилок. Правильно підібраний ритм зміни магнітного поля дозволяє формувати квантові системи, стійкіші до таких перешкод. За словами Пауелла, ключова ідея полягає в тому, що корисні квантові властивості залежать не лише від того, з чого зроблений матеріал, а й від того, як ним керують у часі.

Окрім нових квантових станів, дослідження виявило математичний організуючий принцип, який зазвичай притаманний системам вищих вимірів. Це означає, що відносно прості установки — наприклад, експерименти з ультрахолодними атомами — можуть стати інструментом для вивчення складнішої квантової фізики. Команда також побудувала топологічну фазову діаграму, яка описує, за яких умов виникає кожен із нових станів.

«Найбільш пряма галузева цінність нашого дослідження — для квантових обчислень і квантового моделювання, а не для конкретних прикладних секторів на цьому етапі. Щоб наблизитися до реального використання, потрібна експериментальна перевірка та адаптація ідей до реальних квантових пристроїв», — зазначає Пауелл.

Джерело: California Polytechnic State University / ScienceDaily

Новини інших медіа
У Великій Магеллановій Хмарі виявили бурхливий «котел» зореутворення
Невловна частинка-привид врятувала матерію Всесвіту від знищення
Злиття зір можуть пояснити появу ранніх надмасивних чорних дір
Життя на Землю могли занести не комети
Розвідка США показала засекречений китайський космоплан на орбіті
Обсерваторія імені Вери С. Рубін виявила свою першу потенційну карликову планету в Сонячній системі
Universe Space Tech, «Асоціація Ноосфера» та ФРМС розвиватимуть шкільні гуртки астрономії й ракетомоделювання
Зомбі-зорю та її туманність зафіксували на найдетальніших знімках
Чорні діри здатні «розмножуватися»: як подолати фізично неможливий бар’єр
На світанку Всесвіту виявили пиловий квазар із чорною дірою, яка швидко зростає