Naukowcy tworzą przełomowe kwantowe magnesy ze stabilnymi wzbudzeniami sprzyjające rozwojowi technologii kwantowej.

WarsawNaukowcy z Uniwersytetu Aalto oraz Instytutu Fizyki Akademii Nauk Republiki Czeskiej stworzyli nowy rodzaj materiału kwantowego, który może mieć znaczące zastosowania w technologii kwantowej. Konstruując ten materiał atom po atomie, zaprezentowali bardziej zaawansowany typ magnetu kwantowego. To ważny krok w kierunku tworzenia materiałów kwantowych lepiej chronionych przed dekoherencją, co jest głównym problemem w obliczeniach i technologii kwantowej.

Naukowcy umieścili magnetyczne atomy tytanu na powierzchni tlenku magnezu. Starannie dostosowali interakcje między tymi atomami, aby stworzyć wyjątkowy rodzaj kwantowego magnetyzmu. Ten sukces inżynieryjny był najpierw zaproponowany w teoretycznym projekcie przez Jose Lado z Uniwersytetu Aalto, a następnie zrealizowany i przetestowany przez zespół Kai Yang przy użyciu precyzyjnych metod manipulacji atomowej.

Kluczowe cechy nowego magnetu kwantowego o topologicznej strukturze to:

• Odporność na zakłócenia, co sprawia, że jest wysoce stabilny w różnych warunkach.
• Wyższe poziomy koherencji w porównaniu do istniejących materiałów kwantowych, co odgrywa kluczową rolę w zastosowaniach związanych z komputerami kwantowymi.
• Możliwość występowania wzbudzeń frakcyjnych, gdzie elektrony zachowują się tak, jakby były podzielone na części, wprowadzając zupełnie nowe zjawiska fizyczne.

Kwantowe magnesy mogą wykazywać stany kwantowe na dużą skalę. Ostatnio naukowcy opracowali nowy rodzaj magnesu kwantowego, który korzysta z topologicznych wzbudzeń i lepiej utrzymuje koherencję. To może prowadzić do powstania bardziej niezawodnych kubitów, odpornych na błędy spowodowane dekoherencją.

Zobacz również:

Dzisiaj · 12:24

Przełomowy proces przekształca odpady w ekologiczne paliwo lotnicze

Badanie koncentrowało się na wykorzystaniu skaningowego mikroskopu tunelowego do precyzyjnego kontrolowania i badania pojedynczych atomów oraz kubitów. Metoda ta zapewnia wysoki poziom kontroli niezbędny do tworzenia nowych materiałów kwantowych. Naukowcy wykazali, że topologiczne kwantowe wzbudzenia pozostawały spójne i odporne na zakłócenia zewnętrzne, co było zgodne z przewidywaniami teoretycznymi.

Ten rozwój nie tylko otwiera nowe ścieżki w podstawowej fizyce kwantowej, ale także może znacząco wpłynąć na przyszłe technologie kwantowe. Na przykład, może to prowadzić do stworzenia bardziej stabilnych i niezawodnych komputerów kwantowych, które przewyższają obecne. Ponadto, zdolność do tworzenia materiałów o specjalnych właściwościach kwantowych może przynieść innowacje w dziedzinach takich jak komunikacja kwantowa, czujniki i kryptografia.

Badania te pokazują, jak topologiczne materiały kwantowe mogą rozwiązywać problemy współczesnych technologii kwantowych. Dzięki wykorzystaniu unikalnych właściwości topologicznych magnesów kwantowych, naukowcy zbliżają się do stworzenia zaawansowanych urządzeń kwantowych o nowych i imponujących możliwościach.