.){kind=link}
Vedci prvýkrát v laboratóriu objavili dlho predpovedaný, no dovtedy nevídaný stav hmoty. Vypálením lasera na ultrastudenú mriežku atómov rubídia vedci prinútili atómy do zamotanej polievky kvantovej neistoty známej ako kvantový hustota odstreďovania (kvapalina).
Hypotéza existencie hustoty kvantového spinu – vzácneho stavu hmoty, v ktorom sa pri nulovej teplote nevytvára magnetický poriadok s dlhým dosahom – bola navrhnutá už v roku 1973. Ale len nedávno vedci prvýkrát pozorovali kvantovú spinovú kvapalinu v laboratórnych podmienkach.
„Tekutá“ časť patrí elektrónom, ktoré sa vo vnútri magnetického materiálu pri nízkych teplotách neustále menia a kmitajú. Na rozdiel od bežných magnetov sa v tomto prípade elektróny nestabilizujú a pri ochladzovaní sa neusadzujú v štruktúrovanej mriežke pevného telesa. Teraz, keď bol tento stav zaznamenaný, je nádej, že objav urýchli vývoj výkonných kvantových počítačov.
"Toto je veľmi špeciálny moment v tejto oblasti," hovorí kvantový fyzik Mykhailo Lukin z Harvardskej univerzity v Massachusetts. "Môžete sa skutočne dotknúť tohto exotického stavu a dokonca sa do neho ponoriť, manipulovať s ním, aby ste pochopili jeho vlastnosti ... je to nový stav hmoty, ktorý ľudia nikdy predtým nemohli pozorovať."
Bežné magnety obsahujú elektróny, ktorých spin je orientovaný rovnakým smerom nahor alebo nadol, čo vytvára magnetizmus. V kvapalinách s kvantovým spinom sa zavádza tretí elektrón, takže zatiaľ čo dva opačné spiny sa navzájom stabilizujú, spin tretieho elektrónu naruší rovnováhu. To vytvára „neusporiadaný“ magnet, kde sa všetky rotácie nemôžu stabilizovať v rovnakom smere.
Na vytvorenie vlastného neusporiadaného mriežkového vzoru tím použil programovateľný kvantový simulátor postavený v roku 2017. Simulátor využíva kvantový počítačový program na držanie atómov v ľubovoľných tvaroch pomocou laserov – ako sú štvorce, trojuholníky alebo plásty – a možno ho použiť na navrhovanie rôznych kvantových interakcií a procesov. Simulátor využíva tesne zaostrené laserové lúče na individuálne usporiadanie atómov a usporiadaním atómov rubídia do mriežky s trojuholníkovým vzorom sa vedcom podarilo vytvoriť nestabilný magnet s vlastnosťami kvantového zapletenia – kde sa zmeny v jednom atóme zhodujú. s druhým zapleteným atómom.
Väzby medzi atómami naznačovali, že skutočne bola vytvorená kvantová hustota rotácie.
"Môžete tlačiť atómy, ako ďaleko chcete, môžete zmeniť frekvenciu lasera, môžete skutočne zmeniť parametre prírody takým spôsobom, že ste to nemohli urobiť v materiáli, kde sa tieto veci predtým študovali," hovorí kvantum fyzik Subir Sachdev z Harvardskej univerzity. "Tu sa môžete pozrieť na každý atóm a zistiť, čo robí."
Kvantové počítače sú postavené na kvantových bitoch alebo qubitoch a dúfame, že kvantové spinové tekutiny pomôžu vyvinúť topologické qubity, ktoré sú lepšie chránené pred vonkajším šumom a rušením.
Prečítajte si tiež: