.){kind=link}
Znanstveniki so v laboratoriju prvič odkrili dolgo napovedano, a prej nevideno stanje snovi. Z izstrelitvijo laserja na ultrahladno mrežo rubidijevih atomov so znanstveniki atome prisilili v neurejeno juho kvantne negotovosti, znano kot kvantni vrtilna gostota (tekočina).
Hipoteza o obstoju kvantne spinske gostote – redkega stanja snovi, v katerem se magnetni red dolgega dosega ne oblikuje pri ničelni temperaturi – je bila predlagana že leta 1973. Toda šele pred kratkim so znanstveniki v laboratorijskih pogojih prvič opazili kvantno spinsko tekočino.
"Tekoči" del pripada elektronom, ki se v notranjosti magnetnega materiala pri nizkih temperaturah nenehno spreminjajo in nihajo. Za razliko od običajnih magnetov se v tem primeru elektroni ob ohlajanju ne stabilizirajo in ne usedajo v strukturirano mrežo trdnega telesa. Zdaj, ko je bilo to stanje zabeleženo, upamo, da bo odkritje pospešilo razvoj zmogljivih kvantnih računalnikov.
"To je zelo poseben trenutek na tem področju," pravi kvantni fizik Mykhailo Lukin z univerze Harvard v Massachusettsu. "Tega eksotičnega stanja se lahko dejansko dotaknete in ga celo zbadate, z njim manipulirate, da razumete njegove lastnosti ... to je novo stanje snovi, ki ga ljudje še nikoli niso mogli opazovati."
Običajni magneti vsebujejo elektrone, katerih spin je usmerjen v isto smer navzgor ali navzdol, ki ustvarja magnetizem. V kvantnih spinskih tekočinah se uvede tretji elektron, tako da medtem ko se dva nasprotna spina stabilizirata, spin tretjega elektrona poruši ravnovesje. To ustvari "neurejen" magnet, kjer se vsi vrtljaji ne morejo stabilizirati v isti smeri.
Za ustvarjanje lastnega neurejenega mrežnega vzorca je ekipa uporabila programabilni kvantni simulator, izdelan leta 2017. Simulator uporablja kvantni računalniški program za držanje atomov v poljubnih oblikah z laserji – kot so kvadrati, trikotniki ali satovje – in se lahko uporablja za načrtovanje različnih kvantnih interakcij in procesov. Simulator uporablja tesno fokusirane laserske žarke za posamezno razporeditev atomov in z razporeditvijo atomov rubidija v mrežo s trikotnim vzorcem je raziskovalcem uspelo ustvariti nestabilen magnet z lastnostmi kvantne prepletenosti – kjer spremembe v enem atomu sovpadajo z drugim zapletenim atomom.
Vezi med atomi so pokazale, da je bila kvantna spinska gostota res ustvarjena.
"Atome lahko potisnete, kolikor želite, lahko spremenite frekvenco laserja, resnično lahko spremenite parametre narave na način, ki ga niste mogli v materialu, kjer so te stvari preučevali prej," pravi kvantni fizik Subir Sachdev z univerze Harvard. "Tu lahko pogledate vsak atom in vidite, kaj počne."
Kvantni računalniki so zgrajeni na kvantnih bitih ali kubitih in upamo, da bodo kvantne vrtljive tekočine pomagale razviti topološke kubite, ki so bolje zaščiteni pred zunanjim hrupom in motnjami.
Preberite tudi: