Scienziati creano magneti quantistici topologici con eccitazioni stabili, aprendo nuove strade alla tecnologia quantistica

RomeRicercatori dell'Università di Aalto e dell'Istituto di Fisica CAS hanno sviluppato un nuovo tipo di materiale quantistico che potrebbe avere applicazioni significative nella tecnologia quantistica. Costruendo questo materiale atomo per atomo, hanno dimostrato un tipo più avanzato di magnete quantistico. Questo rappresenta un passo importante verso la realizzazione di materiali quantistici che sono meglio protetti dalla decoerenza, un problema principale nella computazione e tecnologia quantistica.

Ricercatori hanno posizionato atomi di titanio magnetico su una superficie di ossido di magnesio. Hanno regolato attentamente le interazioni tra questi atomi per creare un tipo speciale di magnetismo quantistico. Questa realizzazione ingegneristica, inizialmente proposta teoricamente da Jose Lado dell'Università di Aalto, è stata costruita e testata dal team di Kai Yang utilizzando metodi di manipolazione atomica precisa.

Caratteristiche chiave del nuovo magnete quantistico topologico includono:

• Resistenza alle perturbazioni, garantendo un'elevata stabilità in condizioni diverse.
• Livelli di coerenza superiori rispetto ai materiali quantistici attuali, fondamentale per le applicazioni nel calcolo quantistico.
• Possibilità di eccitazioni frazionarie dove gli elettroni si comportano come se fossero divisi in parti, introducendo fenomeni fisici completamente nuovi.

I magneti quantistici possono esibire stati quantistici su larga scala. Di recente, gli scienziati hanno sviluppato un nuovo tipo di magnete quantistico che utilizza le eccitazioni topologiche e mantiene meglio la coerenza. Questo potrebbe portare a qubit più affidabili e resistenti agli errori causati dalla decoerenza.

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La ricerca ha impiegato un microscopio a effetto tunnel per controllare e studiare con precisione singoli atomi e qubit. Questo metodo offre un alto livello di controllo necessario per sviluppare nuovi materiali quantistici. I ricercatori hanno dimostrato che le eccitazioni quantistiche topologiche rimangono coerenti e resistenti alle interferenze esterne, come previsto dalle teorie.

Questo sviluppo non solo apre nuove strade nella fisica quantistica di base, ma potrebbe anche avere un grande impatto sulle future tecnologie quantistiche. Ad esempio, potrebbe portare a computer quantistici più stabili e affidabili rispetto a quelli attuali. Inoltre, la capacità di creare materiali con proprietà quantistiche speciali potrebbe portare a innovazioni nella comunicazione quantistica, nella rilevazione e nella crittografia.

La ricerca mette in luce come i materiali quantistici topologici possano risolvere problemi nelle tecnologie quantistiche attuali. Sfruttando le caratteristiche uniche dei magneti quantistici topologici, gli scienziati stanno facendo passi avanti verso la creazione di dispositivi quantistici avanzati con capacità nuove e sorprendenti.