Вчені створили «неможливий» квантовий сендвіч для розвитку квантових технологій
Міжнародна команда дослідників на чолі зі спеціалістами з Університету Ратгерса у Нью-Брансуїку (США) зробила вражаюче відкриття, об’єднавши два штучно створені матеріали в унікальну квантову структуру, яку раніше вважали недосяжною. Це дослідження, опубліковане у виданні *Nano Letters*, може стати основою для створення нових матеріалів, необхідних для розвитку квантових обчислень.
Проект, який тривав чотири роки, розробив інноваційний «сендвіч» із атомних шарів. Одна частина цього сендвіча складається з диспрозію титану — неорганічного сполуки, яка активно використовується у ядерних реакторах для захоплення радіоактивних матеріалів. Друга частина представлена новим типом магнітного полуметалу — пирохлором іридату, що має унікальні електронні та топологічні характеристики.
Обидва матеріали вважаються «неможливими» завдяки їхнім властивостям, що суперечать традиційним законам квантової фізики. Створення такого сендвіча відкриває нові горизонти для вивчення цих матеріалів на атомному рівні, що особливо цінно в контексті розвитку квантових технологій. За словами професора експериментальної фізики Джека Чахаляна з Університету Ратгерса, це відкриття може значно просунути квантові технології і дослідження фундаментальних властивостей матеріалів.
Для виробництва сендвіча був розроблений спеціальний пристрій Q-DiP, що використовує інфрачервоний лазерний нагрівач. Це дає змогу створювати матеріали на атомному рівні, покроково, і досліджувати складні квантові властивості при ультрахолодних температурах, близьких до абсолютного нуля.
Унікальним є також те, що частина сендвіча, яка складається з диспрозію титану (спіновий лід), має особливу структуру маленьких магнітів, що дозволяє виникати магнітним монополям — частинам, які існують з одним полюсом (плюсом або мінусом), і які поки що не спостерігались у природних умовах.
Пирохлор іридат, у свою чергу, містить релятивістські частинки — ферміони Вейля, які рухаються зі швидкістю світла. Їх електронні властивості забезпечують високу стійкість до певних типів завад, що робить їх ідеальними для використання в електронних пристроях. Цей матеріал показує відмінну провідність електрики і нетипову реакцію на магнітні поля, що відкриває нові перспективи для дослідження.
Аналіз особливих електронних та магнітних властивостей цих матеріалів може сприяти створенню нових, нестандартних та стабільних квантових станів, необхідних для квантових обчислень. Прогнозується, що з розвитком квантових технологій у практичному застосуванні вони радикально змінять щоденне життя, зокрема, в медичних дослідженнях, покращенні ефективності фінансових операцій, оптимізації логістики і вдосконаленні штучного інтелекту.
Це відкриття доводить, що дослідження в галузі квантових матеріалів рухаються вперед, відкриваючи нові можливості для інженерії та науки.
