Forskare har upptäckt en ny kvanttillstånd av materia

Institutionen för fysik kvantinformation och materia California Institute of Technology har upptäckt ett nytt tillstånd av materia - dimensionella kvant flytande kristaller. Öppning löften framsteg i utvecklingen av ultrakvantdatortekniken och enligt forskarna, är "bara toppen av ett isberg."

Forskare har upptäckt en ny kvanttillstånd av materia

Partiklarna av konventionella vätskekristaller uppvisar kvant fas fri rörelse (eftersom det fortfarande är flytande), men har vissa egenskaper som är speciella för fasta ämnen. Flytande kristaller kan skapas på konstgjord väg (de är lätta att möta i vår vardag, till exempel alla skärmar av elektroniska apparater), eller förekommer i naturen, där de bildar ett biologiskt cellmembran.

Flytande kvant kristaller upptäcktes först 1999. Deras partiklar är i huvudsak partiklar beter sig som konventionella flytande kristaller, men deras elektroner är generellt orienterade längs vissa axlar. Elektroner kvantdimensionella vätskekristaller, i sin tur, kan ha olika magnetiska egenskaper beroende på riktningen av deras rörelse längs en förutbestämd axel. Ur praktisk synvinkel innebär detta att elektrifieringen av material baserat på dem skulle göra det en magnet eller ändra styrka eller riktning magnetism. På grund av sådana funktioner, enligt forskare, kan tredimensionella kvant flytande kristaller finna sin tillämpning i konstruktion och tillverkning av effektivare datachips. Öppnande av tredimensionella kvant flytande kristaller också förkorta vägen till toppen av produktionen av hela kvantdatorer som kan dechiffrera koden mycket snabbare och mycket snabbare att utföra datoroperationer på grund av kvant karaktären av partiklarna.

Skapande av en kvantdator är fortfarande mycket tidskrävande uppgift på grund av de mycket särdrag kvanteffekter, som är mycket instabila. Kvanttillstånd kan lätt ändras eller till och med förstöra dem genom enkla samspel med sin omgivning. Detta problem kan lösas genom att använda en metod som kräver användning av speciella material - topologiska supraledare. Och det är här som den viktigaste rollen kan ansöka tredimensionella kvant flytande kristaller.

"På samma sätt som vid den tidpunkt de tvådimensionella flytande kvant kristaller sågs som förebud om uppkomsten av högtemperatursupraledare, tredimensionella flytande kvant kristaller anses förebud om uppkomsten av topologiska supraledare, som vi alla väntar på", - säger biträdande professor vid Caltech fysik och en och deltagarna David Hsieh studie.

"I stället för att förlita sig på intuition i utvecklingen av topologiska supraledare, har vi nu en rationell grund i form av tredimensionella kvant flytande kristaller", - tillägger John Harter, huvudförfattare till studien och författare till pressmeddelandet publiceras i tidskriften Science.

"Topologiska supraledare - vårt nästa mål på dagordningen", - avslutar Harter.