В Гарварде открыли новое состояние материи

Невиданное ранее состояние материи, впервые предсказанное в 1973 году, недавно задокументировали физики Гарварда. Это квантовая спиновая жидкость. Ее суть в магнитах, которые никогда не замерзают, и во вращающихся электронах.

В 1973 году физик Филип В. Андерсон выдвинул теорию о существовании нового состояния материи, которое стало бы главным в разработке сверхбыстрых квантовых компьютеров. В обычных магнитах, когда температура падает ниже определенной температуры, электроны стабилизируются и образуют твердую материю с магнитными свойствами. В квантовой спиновой жидкости электроны не стабилизируются при охлаждении, не превращаются в твердое тело, постоянно изменяются и двигаются хаотично (флуктуируют). Свойства этого состояния материи пригодятся для развития квантовых технологий - таких, как высокотемпературные сверхпроводники и квантовые компьютеры.

Это одно из самых запутанных квантовых состояний, существование которого раньше никто не мог подтвердить. Ученым Гарварда удалось это сделать экспериментально, сообщается на сайте вуза. Полное исследование опубликовано в журнале Science.

Наблюдать состояние удалось с помощью программируемого квантового симулятора - это квантовый компьютер, с помощью которого ученые исследуют квантовые процессы, могут рассмотреть работу каждого атома. Ученые использовали симулятор, чтобы создать разрушенную решеточную модель, поместив туда атомы для взаимодействия и запутывания. Затем они смогли измерить и проанализировать топологические струны, соединяющие атомы после того, как вся структура запуталась. Наличие таких струн означает, что происходили квантовые корреляции и что возникло квантовое спиновое жидкое состояние материи.

Предполагается, что квантовые спиновые жидкости станут ключом к созданию кубитов - наименьших единиц информации в квантовом компьютере, их "строительные блоки", источник вычислительной мощности. По словам соавтора исследования Джулии Семегини, это мечта квантовых вычислений, поскольку создание и использование кубитов - важный шаг в разработке сверхточных квантовых компьютеров. Исследователи планируют продолжить работу с симулятором, чтобы выяснить, как именно квантовые спиновые жидкости можно использовать для создания надежных кубитов.