С помощью квантового стимулятора американские ученые воссоздали квантовую спиновую жидкость — состояние материи, в котором магнитный порядок не останавливается даже при понижении температуры. Существование квантовой спиновой жидкости было предсказано еще 50 лет назад, однако авторы впервые получили ее в эксперименте. Открытие актуально для развития квантовых технологий. Статья опубликована в журнале Science.
В 1973 году физик Филип Андерсон выдвинул теорию о существовании совершенно нового состояния материи — квантовой спиновой жидкости — магнитного вещества, которое никогда не замерзает. В обычных жидких магнитах при падении температуры электроны стабилизируются, и образуется твердое вещество с магнитными свойствами. В спиновой жидкости электроны не стабилизируются при охлаждении. Различные свойства этой формы материи имеют многообещающие приложения для развития квантовых технологий, таких как высокотемпературные сверхпроводники и квантовые компьютеры.
Однако на протяжении практически 50 лет никому не удавалось доказать на практике существование спиновой жидкости. Только теперь ученые из Гарвардского университета, наконец, смогли это сделать. Исследователи использовали программируемый квантовый симулятор, разработанный ими в 2017 году. Он представляет собой особый вид квантового компьютера, который позволяет исследователям создавать решетки из ултрахолодных атомов в форме квадратов, сот, треугольников и т.д.
В обычных магнитах спины — магнитные моменты — электронов направлены определенным образом, по некоторой регулярной схеме. Квантовые спиновые жидкости не обладают этим магнитным порядком, так как их электроны находятся в состоянии суперпозиции — в разных конфигурациях одновременно.
С помощью симулятора ученые создали свой собственный паттерн нестабильной решетки, а затем смогли измерить и проанализировать топологические струны, соединяющие атомы. Ученые планируют использовать программируемый квантовый симулятор для продолжения исследований спиновых жидкостей и того, как их можно использовать для создания более надежных кубитов квантовых компьютеров.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
