Fiziki na oddelku za kvantno informacijo in zadevo na kalifornijskem tehnološkem inštitutu so odkrili novo stanje snovi - tridimenzionalne tekoče kvantne kristale. Odkritje obljublja napredek pri razvoju ultra hitrih kvantnih računalniških računalniških tehnologij in je po mnenju znanstvenikov "le vrh ledene gore".
Delci navadnih tekočih kvantnih kristalov imajo fazo prostega gibanja (ker je še vedno tekočina), hkrati pa imajo nekatere lastnosti, ki so lastne trdnim snovem. Tekoče kristale lahko ustvarimo umetno (zlahka jih najdemo v našem vsakdanjem življenju, na primer na vseh prikazovalcih elektronskih naprav) ali pa jih najdemo v naravi, kjer tvorijo biološke celične membrane.
Tekoči kvantni kristali so bili prvič odkriti leta 1999. Njihovi delci se večinoma obnašajo kot delci navadnih tekočih kristalov, vendar so njihovi elektroni običajno usmerjeni vzdolž določenih osi. Elektroni tridimenzionalnih tekočih kvantnih kristalov imajo lahko različne magnetne lastnosti, odvisno od smeri njihovega gibanja vzdolž dane osi. S praktičnega vidika to pomeni, da bo elektrifikacija materiala, ki temelji na njih, lahko pretvorila v magnet ali spremenila jakost ali smer njegovega magnetizma.
Zahvaljujoč tej lastnosti lahko tridimenzionalni tekoči kvantni kristali najdejo svojo uporabo pri oblikovanju in izdelavi učinkovitejših računalniških čipov. Odkritje tridimenzionalnih tekočih kvantnih kristalov bo tudi skrajšalo pot do začetka proizvodnje polnopravnih kvantnih računalnikov, ki bodo sposobni dekodirati kodo veliko hitreje in izvajati računske operacije veliko hitreje zaradi kvantne narave delcev.
Gradnja kvantnega računalnika je še vedno izjemno naporna naloga zaradi same narave kvantnih učinkov, ki so zelo različni. Kvantna stanja je mogoče enostavno spremeniti ali celo uničiti s preprosto interakcijo z njihovim okoljem. Ta problem je mogoče rešiti z metodo, ki zahteva uporabo posebnih materialov - topoloških superprevodnikov. In tu lahko tridimenzionalni tekoči kvantni kristali prevzamejo glavno vlogo.
"Tako, kot so bili dvodimenzionalni tekoči kvantni kristali nekoč vidni kot predhodniki visokotemperaturnih superprevodnikov, tridimenzionalni tekoči kvantni kristali veljajo za predhodnika nastanka topoloških superprevodnikov, ki jih vsi čakamo," pravi David Ce …
"Namesto da bi se zanašali na intuicijo oblikovanja topoloških superprevodnikov, imamo zdaj racionalno osnovo v obliki 3D tekočih kvantnih kristalov," doda John Harter, glavni avtor študije in avtor sporočila za javnost, objavljenega v reviji Science.
"Topološki superprevodniki so naš naslednji cilj na dnevnem redu," zaključuje Harter.
Promocijski video:
NIKOLAY HIZHNYAK