Przełom w fizyce kwantowej. Amerykanie stworzyli to, co uznawano za niemożliwe

Łącząc ze sobą dwa materiały stworzone w warunkach laboratoryjnych, badacze ze Stanów Zjednoczonych stworzyli syntetyczną strukturę kwantową. Być może nie byłoby to niczym niezwykłym, gdyby nie fakt, że taki wyczyn uznawano do tej pory za wykraczający poza ludzkie możliwości.
Przełom w fizyce kwantowej. Amerykanie stworzyli to, co uznawano za niemożliwe

Za ustaleniami w tej sprawie stoją przedstawiciele Rutgers University-New Brunswick. To właśnie oni zaprezentowali światu egzotyczną strukturę, która może okazać się kluczem do projektowania nowych materiałów stosowanych na potrzeby tworzenia jeszcze lepszych komputerów kwantowych. Artykuł opisujący podjęte działania trafił na łamy Nano Letters.

Czytaj też: Nieoczekiwany sukces w walce z kwantowym chaosem. Naukowcy przekroczyli magiczną granicę

Jego autorzy prowadzili trwające cztery lata eksperymenty, które zaowocowały powstaniem nietypowej struktury. Jedna jej część składa się ze związku nieorganicznego zwanego tytanianem dysprozu. Słynie on z zastosowań w reaktorach jądrowych, gdzie jest oddelegowany do wychwytywania materiałów radioaktywnych i zatrzymywania nieuchwytnych magnetycznych cząstek monopolowych.

Druga część ma z kolei postać pirochloru irydanu, będącego magnetycznym półmetalem. Jego właściwości elektroniczne, topologiczne i magnetyczne były dotychczas bardzo cenne w kontekście prowadzonych eksperymentów tyczących się różnych dziedzin nauki. Zarówno tytanian dysprozu, jak i pirochlor irydanu są czasami określane mianem niemożliwych materiałów, co jest oczywiście związane z ich niesamowitymi właściwościami, które trudno wyjaśnić.

Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych połączyli ze sobą dwa materiały zsyntetyzowane w warunkach laboratoryjnych. Tym sposobem uzyskali strukturę kwantową o imponujących właściwościach

Jak Chakhalian, który kierował ostatnimi eksperymentami, wyjaśnia, że stworzenie swego rodzaju kanapki kwantowej złożonej z obu materiałów było wielkim wyzwaniem. Aby osiągnąć wyznaczony cel fizycy musieli stworzyć specjalne urządzenie. Taki instrument, nazwany Q-DiP, wykorzystuje dwa lasery pozwalające na tworzenie materiałów na poziomie atomowym. Dzięki temu można poznawać właściwości kwantowe materiałów nawet w temperaturach bliskich zera absolutnego. 

Czytaj też: Koralowce pomogą stworzyć supermateriał budowlany. Ogień nie ma szans!

Tytanian dysprozu i pirochlor irydanu są zaliczane do grona egzotycznych. Ich właściwości zapewniają zarazem wysoką stabilność wynikającą z odporności na zakłócenia. Taki połączony duet toruje natomiast drogę do zastosowań związanych z technologiami przyszłości, na przykład komputerami kwantowymi i czujnikami kwantowymi. Już teraz mówi się o możliwości tworzenia nietypowych stanów kwantowych wykazujących imponującą stabilność – tak ważną z punktu widzenia komputerów kwantowych.