.){kind=link}
Ensimmäistä kertaa tutkijat löysivät laboratoriossa pitkään ennustetun, mutta aiemmin näkemättömän aineen tilan. Ammuttamalla laserilla erittäin kylmää rubidiumatomien hilaa tutkijat pakottivat atomit sotkuiseen kvanttiepävarmuuden keittoon, joka tunnetaan nimellä kvantti spin tiheys (neste).
Kvanttispintiheyden – harvinaisen aineen tilan, jossa pitkän kantaman magneettinen järjestys ei muodostu nollalämpötilassa – olemassaolosta esitettiin jo vuonna 1973. Mutta vasta äskettäin tutkijat havaitsivat ensimmäisen kerran kvanttipyöritysnesteen laboratorio-olosuhteissa.
"Nestemäinen" osa kuuluu elektroneihin, jotka muuttuvat ja värähtelevät jatkuvasti magneettisen materiaalin sisällä alhaisissa lämpötiloissa. Toisin kuin tavalliset magneetit, tässä tapauksessa elektronit eivät stabiloidu eivätkä asetu kiinteän kappaleen rakenteelliseen hilaan jäähtyessään. Nyt kun tämä tila on kirjattu, löydön toivotaan nopeuttavan tehokkaiden kvanttitietokoneiden kehitystä.
"Tämä on hyvin erityinen hetki tällä alalla", sanoo kvanttifyysikko Mykhailo Lukin Harvardin yliopistosta Massachusettsista. "Voit itse asiassa koskettaa ja jopa tunkeutua tähän eksoottiseen tilaan, manipuloida sitä ymmärtääksesi sen ominaisuuksia... se on uusi aineen tila, jota ihmiset eivät ole koskaan aiemmin pystyneet havaitsemaan."
Perinteiset magneetit sisältävät elektroneja, joiden spin on suunnattu samaan suuntaan ylös- tai alaspäin, mikä luo magnetismin. Kvanttispinnesteisiin tuodaan kolmas elektroni, joten kun kaksi vastakkaista spiniä stabiloivat toisiaan, kolmannen elektronin spin rikkoo tasapainon. Tämä luo "häiriöttömän" magneetin, jossa kaikki spinit eivät voi stabiloitua samaan suuntaan.
Ryhmä käytti vuonna 2017 rakennettua ohjelmoitavaa kvantisimulaattoria luodakseen oman epäjärjestyneen hilakuvion. Simulaattori käyttää kvanttitietokoneohjelmaa atomien pitämiseen mielivaltaisissa muodoissa lasereilla – kuten neliöissä, kolmioissa tai hunajakennoissa – ja sitä voidaan käyttää suunnittelemaan erilaisia kvanttivuorovaikutuksia ja prosesseja. Simulaattori käyttää tiukasti fokusoituja lasersäteitä atomien järjestämiseen yksilöllisesti, ja järjestämällä rubidiumatomit kolmiomaiseen hilaan, tutkijat onnistuivat luomaan epävakaan magneetin, jolla on kvanttikietoutumisominaisuudet – jossa muutokset yhdessä atomissa ovat samat. toisen sotkeutuneen atomin kanssa.
Atomien väliset sidokset osoittivat, että kvantti spin-tiheys oli todellakin luotu.
"Voit työntää atomeja niin pitkälle kuin haluat, voit muuttaa laserin taajuutta, voit todella muuttaa luonnon parametreja tavalla, jota et voinut ennen materiaalissa, jossa näitä asioita tutkittiin", sanoo quantum. fyysikko Subir Sachdev Harvardin yliopistosta. "Tässä voit katsoa jokaista atomia ja nähdä, mitä se tekee."
Kvanttitietokoneet on rakennettu kvanttibiteille tai kubiteille, ja toivotaan, että kvanttipyöritysnesteet auttavat kehittämään topologisia kubitteja, jotka ovat paremmin suojattuja ulkoiselta melulta ja häiriöiltä.
Lue myös: