Studiuesit kanë krijuar një material kuantik artificial novator, duke demonstruar një gjendje të re kuantike të njohur si një magnet kuantik topologjik i rendit më të lartë.
Kjo gjendje e re mund të ofrojë mbrojtje të paprecedentë kundër dekoherencës, duke përmirësuar teknologjitë kuantike me ngacmimet e saj topologjike të fuqishme që ruajnë koherencë kuantike më të lartë se përbërësit e tyre individualë.
Formimi i gjendjes kuantike
Kur kombinohen gjendje të ndryshme kuantike, mund të shfaqen gjendje të reja kolektive të materies. Në sferën kuantike, kombinimi i komponentëve të tillë si atomet që posedojnë efekte kuantike mund të krijojë gjendje kuantike makroskopike të materies, duke shfaqur ngacmime kuantike ekzotike që nuk ekzistojnë askund tjetër.
Në një bashkëpunim midis Universitetit Aalto dhe Institutit të Fizikës CAS, studiuesit ndërtuan një material kuantik artificial, atom për atom, nga titani magnetik mbi një substrat të oksidit të magnezit. Më pas ata projektuan me kujdes se si atomet ndërveprojnë brenda materialit me qëllimin për të lindur një gjendje të re të materies kuantike. Jose Lado, asistent profesor në Universitetin Aalto, krijoi dizajnin teorik për të inxhinieruar materialin që përmban magnetizëm kuantik topologjik dhe një grup i udhëhequr nga profesori i asociuar Kai Yang në Institutin e Fizikës CAS ndërtoi dhe mati materialin artificial duke përdorur manipulimin atomik me mikroskop tunelues skanues. .
Zbulimi i një gjendje të re kuantike
Si rezultat, studiuesit demonstruan për herë të parë një gjendje të re kuantike të materies të njohur si një magnet kuantik topologjik i rendit më të lartë. Magneti topologjik mund të përfaqësojë një mënyrë të re për të arritur mbrojtje thelbësore kundër dekoherencës në teknologjinë kuantike.
Hulumtimi u publikua më 29 gusht në revistën Nature Nanotechnology .
Aplikime të mundshme në teknologjinë kuantike
Përtej të qenit interesante nga pikëpamja e shkencës themelore, materia topologjike kuantike me shumë trupa, si ky magnet i ri kuantik, mund të ketë një ndikim novator në teknologjitë kuantike të ardhshme.
“Krijimi i një magneti kuantik topologjik me shumë trupa bën të mundur eksplorimin e një drejtimi të ri emocionues në fizikë. Ngacmimet në magnetet kuantikë topologjikë kanë veti jashtëzakonisht të ndryshme nga ato që gjenden në magnetet konvencionale dhe mund të na lejojnë të krijojmë fenomene të reja fizike që janë përtej aftësive të materialeve kuantike aktuale, “thotë Lado.
Magnetizmi kuantik dhe manipulimi i materialeve
Magnetët kuantikë janë materiale që realizojnë një mbivendosje kuantike të gjendjeve magnetike, duke sjellë fenomene kuantike nga shkalla mikroskopike në atë makroskopike. Këto materiale shfaqin ngacmime kuantike ekzotike – duke përfshirë ngacmimet fraksionale ku elektronet sillen sikur të ishin të ndarë në shumë pjesë – që nuk ekzistojnë askund jashtë këtij materiali.
Për të manipuluar mënyrën se si atomet silleshin brenda materialit kuantik që studiuesit kishin mbledhur, ata fusnin çdo atom individual me një gjilpërë të vogël. Kjo teknikë lejon hetimin e saktë të kubitëve në nivelin atomik. Gjilpëra, në të vërtetë një majë metalike e mprehtë atomike, shërbeu për të ngacmuar momentin magnetik lokal të atomeve, i cili rezultoi në ngacmime topologjike me koherencë të zgjeruar.
“Ngacmimet kuantike topologjike, të tilla si ato të realizuara në magnetin kuantik topologjik që kemi ndërtuar tani, mund të shfaqin mbrojtje thelbësore kundër dekoherencës. Në fund të fundit, mbrojtja e ofruar nga këto ngacmime ekzotike mund të na ndihmojë të kapërcejmë disa nga sfidat më urgjente të kubitëve aktualisht të disponueshëm, “thotë Lado.
Vëzhgimet eksperimentale dhe implikimet në të ardhmen
Në eksperimentin e tyre, studiuesit vunë re se ngacmimet topologjike ishin rezistente ndaj perturbimeve, një veçori që ishte parashikuar edhe në hartimin teorik të Lados. Rezultatet treguan gjithashtu se koherenca kuantike e ngacmimeve topologjike ishte më e lartë se përbërësit e tyre origjinalë individualë. Ky zbulim mund të tregojë një mënyrë për ta kthyer materialin kuantik artificial të studiuesve në një bllok ndërtimi për informacionin kuantik që mbrohet nga dekoherenca./scitechdaily/
