Ученые из Калифорнийского политехнического государственного университета (Cal Poly) показали, что периодическое переключение магнитного потока позволяет создавать квантовые фазы, не существующие ни в каком статичном материале. Исследование опубликовано в журнале Physical Review B.
«На глобальном уровне я бы описал это как шаг вперед в понимании того, как управление, зависящее от времени, способно создавать и организовывать новые формы квантовой материи. Ключевая идея в том, что полезные квантовые свойства определяются не только составом материала, но и тем, как им управляют во времени», — сказал преподаватель физического факультета Cal Poly Иан Пауэлл.
Пауэлл совместно со студентом-исследователем Луисом Бьюкелтером изучил поведение вещества на уровне атомов, электронов и фотонов. В рамках метода флоке-инжиниринга физики периодически переключали значение магнитного потока на решетке между несколькими величинами и тем самым добились перестройки квантовой системы в топологические фазы, не имеющие статических аналогов.
Исследователи показали, что правильно подобранный режим изменения поля делает квантовые состояния устойчивее к «шуму» — случайным помехам, нарушающим работу квантовых технологий. Дополнительно в системе были обнаружены математические закономерности, характерные для более сложных многомерных квантовых структур, что позволит использовать относительно простые установки для изучения сложной физики.
«Полагаю, наши результаты наглядно демонстрируют возможности флоке-инжиниринга для реализации квантовых систем с широко настраиваемыми свойствами, открывая путь к дальнейшим исследованиям периодически управляемой квантовой материи и развитию ее практических применений», — подчеркнул Бьюкелтер.
Магнитные поля уже применяются для управления кубитами — базовыми элементами квантовых компьютеров. Авторы рассчитывают, что новый метод расширит возможности контроля над такими системами, хотя до промышленного применения еще необходимы экспериментальная проверка и адаптация результатов к реальным устройствам. В перспективе разработка может повлиять на квантовые вычисления, фармацевтику и финансовую отрасль.
В журнале Phys.org 22 апреля сообщили, что ученые Корнеллского университета выяснили, почему редкий кристалл — хлорид рутения — вел себя так, словно внутри него живут экзотические частицы, способные совершить революцию в квантовых вычислениях. Оказалось, что за этим стоит совершенно иная физика.