.){kind=link}
A tudósok először fedeztek fel a laboratóriumban egy régóta megjósolt, de korábban nem látott állapotot. Lézerrel a rubídium atomok ultrahideg rácsára lőtt a tudósok a kvantumbizonytalanság zűrzavaros levesébe kényszerítették az atomokat. kvantum centrifugálási sűrűség (folyékony).
A kvantum spinsűrűség – egy ritka állapotú anyagállapot, amelyben nulla hőmérsékleten nem alakul ki nagy hatótávolságú mágneses rend – létezésének hipotézisét már 1973-ban javasolták. De a tudósok csak a közelmúltban figyeltek meg először kvantum-spin folyadékot laboratóriumi körülmények között.
A "folyékony" rész az elektronokhoz tartozik, amelyek alacsony hőmérsékleten folyamatosan változnak és oszcillálnak a mágneses anyag belsejében. Ellentétben a közönséges mágnesekkel, ebben az esetben az elektronok nem stabilizálódnak, és lehűléskor nem telepednek le a szilárd test strukturált rácsában. Most, hogy ezt az állapotot rögzítették, remélhetőleg a felfedezés felgyorsítja a nagy teljesítményű kvantumszámítógépek fejlődését.
"Ez egy nagyon különleges pillanat ezen a területen" - mondja Mykhailo Lukin kvantumfizikus, a massachusettsi Harvard Egyetemről. "Valójában megérintheti, sőt belebökheti ezt az egzotikus állapotot, manipulálhatja, hogy megértse tulajdonságait... ez egy új halmazállapot, amelyet az emberek még soha nem figyelhettek meg."
A hagyományos mágnesek elektronokat tartalmaznak, amelyek spinje ugyanabban az irányban irányul felfelé vagy lefelé, ami mágnesességet hoz létre. A kvantumspin folyadékokba egy harmadik elektron kerül be, így míg két ellentétes spin stabilizálja egymást, addig a harmadik elektron spinje megbontja az egyensúlyt. Ez egy "rendellenes" mágnest hoz létre, ahol az összes pörgés nem tud ugyanabban az irányban stabilizálódni.
A saját rendezetlen rácsmintájának létrehozásához a csapat egy 2017-ben épített programozható kvantumszimulátort használt. A szimulátor kvantumszámítógépes program segítségével lézerrel tetszőleges alakzatban tartja az atomokat – például négyzetekben, háromszögekben vagy méhsejtekben –, és különféle kvantumkölcsönhatások és folyamatok tervezésére használható. A szimulátor szorosan fókuszált lézersugarakat használ az atomok egyedi elrendezésére, a rubídium atomok háromszögmintás rácsba rendezésével pedig a kutatóknak sikerült létrehozniuk egy instabil mágnest a kvantumösszefonódás tulajdonságaival – ahol az egyik atom változása egybeesik. egy második összegabalyodott atommal.
Az atomok közötti kötések azt jelezték, hogy valóban létrejött a kvantum spinsűrűség.
"Amennyire csak akarja, tolhatja az atomokat, megváltoztathatja a lézer frekvenciáját, valóban megváltoztathatja a természet paramétereit úgy, ahogyan azt az anyagban, ahol ezeket a dolgokat korábban tanulmányozták, nem tudta volna" - mondja a quantum. Subir Sachdev, a Harvard Egyetem fizikusa. "Itt megnézheti az egyes atomokat, és megnézheti, mit csinálnak."
A kvantumszámítógépek kvantumbitekre vagy qubitekre épülnek, és remélhetőleg a kvantum-spin-folyadékok segítenek olyan topológiai qubitek kifejlesztésében, amelyek jobban védettek a külső zajokkal és interferenciákkal szemben.
Olvassa el még: