.){kind=link}
Vědci poprvé v laboratoři objevili dlouho předpovídaný, ale dříve nevídaný stav hmoty. Vypálením laseru na ultrastudenou mřížku atomů rubidia přinutili vědci atomy do zamotané polévky kvantové nejistoty známé jako kvantová hustota rotace (kapalina).
Hypotéza existence kvantové spinové hustoty – vzácného stavu hmoty, ve kterém se při nulové teplotě nevytváří magnetický řád dlouhého dosahu – byla navržena již v roce 1973. Ale teprve nedávno vědci poprvé pozorovali kvantovou spinovou kapalinu v laboratorních podmínkách.
„Tekutá“ část patří elektronům, které se neustále mění a kmitají uvnitř magnetického materiálu při nízkých teplotách. Na rozdíl od běžných magnetů se v tomto případě elektrony nestabilizují a při ochlazení se neusazují ve strukturované mřížce pevného tělesa. Nyní, když byl tento stav zaznamenán, lze doufat, že objev urychlí vývoj výkonných kvantových počítačů.
"Toto je velmi zvláštní okamžik v této oblasti," říká kvantový fyzik Mykhailo Lukin z Harvardské univerzity v Massachusetts. "Můžete se skutečně dotknout tohoto exotického stavu a dokonce se do něj ponořit, manipulovat s ním, abyste pochopili jeho vlastnosti... je to nový stav hmoty, který lidé nikdy předtím nemohli pozorovat."
Konvenční magnety obsahují elektrony, jejichž spin je orientován stejným směrem nahoru nebo dolů, což vytváří magnetismus. V kapalinách s kvantovým spinem je zaveden třetí elektron, takže zatímco dva opačné spiny se vzájemně stabilizují, spin třetího elektronu naruší rovnováhu. To vytváří "neuspořádaný" magnet, kde se všechny rotace nemohou stabilizovat ve stejném směru.
K vytvoření vlastního neuspořádaného mřížkového vzoru tým použil programovatelný kvantový simulátor postavený v roce 2017. Simulátor využívá kvantový počítačový program k držení atomů v libovolných tvarech pomocí laserů – jako jsou čtverce, trojúhelníky nebo plástve – a lze jej použít k navrhování různých kvantových interakcí a procesů. Simulátor využívá pevně zaostřené laserové paprsky k individuálnímu uspořádání atomů a uspořádáním atomů rubidia do mřížky s trojúhelníkovým vzorem byli vědci schopni vytvořit nestabilní magnet s vlastnostmi kvantového provázání – kde se změny v jednom atomu shodují. s druhým zapleteným atomem.
Vazby mezi atomy naznačovaly, že skutečně byla vytvořena hustota kvantového spinu.
"Můžete zatlačit atomy, jak daleko chcete, můžete změnit frekvenci laseru, můžete skutečně změnit parametry přírody způsobem, který jste nemohli v materiálu, kde byly tyto věci studovány dříve," říká quantum fyzik Subir Sachdev z Harvardské univerzity. "Tady se můžete podívat na každý atom a zjistit, co dělá."
Kvantové počítače jsou postaveny na kvantových bitech nebo qubitech a doufáme, že kvantové spinové tekutiny pomohou vyvinout topologické qubity, které jsou lépe chráněny před vnějším šumem a interferencí.
Přečtěte si také: