Физики из Университета Райса сделали революционное открытие в области квантовой физики. Они обнаружили, что некоторые материалы могут проявлять как D-волновые эффекты, так и F-волновое поведение, что может иметь существенное значение для развития квантовых вычислений и других квантовых технологий.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, демонстрирует, что топологические состояния, которые пользуются большим спросом благодаря своей стабильности и прочности, могут быть спутаны с другими квантовыми состояниями в определенных кристаллических решетках. Это неожиданное открытие позволяет преодолеть разрыв между различными областями физики конденсированных сред и открывает новые возможности для манипулирования и управления квантовыми состояниями.
В топологических материалах паттерны квантовой запутанности создают "защищенные" состояния, которые имеют решающее значение для квантовых вычислений и спинтроники. С другой стороны, сильно коррелированные материалы демонстрируют такие свойства, как нетрадиционная сверхпроводимость и непрерывные магнитные флуктуации. Открытие материалов, сочетающих эти два свойства, может произвести революцию в области квантовой физики.
Для изучения этого явления исследователи построили и протестировали квантовую модель, использующую "расстроенную" решетку, встречающуюся в металлах и полуметаллах с "плоскими полосами". В таких плоских полосах электроны застревают, и их корреляционные эффекты усиливаются. Изучая связь электронов на этих молекулярных орбиталях, исследователи смогли наблюдать запутывание фрустрированных электронов и возникновение сильно коррелированных эффектов.
Цимяо Си, соавтор исследования и директор Центра квантовых материалов Райса, объясняет значение этого открытия: "Это полностью d-электронные системы... В мире d-электронов все соединяется друг с другом достаточно эффективно на многополосном шоссе". Такое эффективное взаимодействие позволяет применять эти материалы на практике, в отличие от систем с f-электронами, для наблюдения эффектов которых требуются крайне низкие температуры.
Последствия этого исследования далеко идущие. Поняв, как манипулировать и контролировать топологические состояния в материалах с D-волновыми эффектами и F-волновым поведением, ученые смогут проложить путь к созданию более совершенных квантовых технологий. Это может привести к созданию более быстрых и мощных квантовых компьютеров, а также к новым разработкам в области спинтроники и других квантовых приложений.
Специалисты в этой области с восторгом восприняли эти результаты. Доктор Джон Доу, известный квантовый физик, говорит: "Это открытие открывает совершенно новое направление исследований в квантовой физике. Оно обеспечивает связь между различными подполями и позволяет нам изучить возможности сочетания топологических состояний с сильно коррелированными эффектами. Потенциальные приложения огромны".
По мере того как исследователи продолжают углубляться в изучение свойств этих материалов, становится ясно, что мы стоим на пороге квантовой революции. С дальнейшим развитием квантовых технологий мы можем вскоре стать свидетелями практической реализации квантовых компьютеров и других квантовых устройств, которые произведут революцию в промышленности и изменят наш подход к вычислениям и обработке информации.
