.){kind=link}
Znanstvenici su po prvi put u laboratoriju otkrili davno predviđano, ali dosad neviđeno stanje materije. Ispaljivanjem lasera na ultrahladnu rešetku atoma rubidija, znanstvenici su natjerali atome u neurednu juhu kvantne nesigurnosti poznatu kao kvantni gustoća vrtnje (tekućina).
Hipoteza o postojanju kvantne gustoće spina – rijetkog stanja materije u kojem se magnetski poredak velikog dometa ne formira na nultoj temperaturi – predložena je još 1973. godine. Ali tek su nedavno znanstvenici prvi put uočili kvantnu spinsku tekućinu u laboratorijskim uvjetima.
"Tekući" dio pripada elektronima koji se neprestano mijenjaju i osciliraju unutar magnetskog materijala na niskim temperaturama. Za razliku od običnih magneta, u ovom slučaju elektroni se ne stabiliziraju i ne talože u strukturiranoj rešetki čvrstog tijela nakon hlađenja. Sada kada je ovo stanje zabilježeno, nadamo se da će otkriće ubrzati razvoj moćnih kvantnih računala.
"Ovo je vrlo poseban trenutak u ovom području", kaže kvantni fizičar Mykhailo Lukin sa Sveučilišta Harvard u Massachusettsu. "Možete zapravo dodirnuti i čak zabosti u ovo egzotično stanje, manipulirati njime da biste razumjeli njegova svojstva... to je novo stanje materije koje ljudi nikada prije nisu mogli promatrati."
Konvencionalni magneti sadrže elektrone čiji je spin usmjeren u istom smjeru gore ili dolje koji stvara magnetizam. U tekućinama s kvantnim spinom uvodi se treći elektron, pa dok se dva suprotna spina međusobno stabiliziraju, spin trećeg elektrona ruši ravnotežu. To stvara "neuređeni" magnet gdje se svi okreti ne mogu stabilizirati u istom smjeru.
Kako bi stvorili vlastiti neuređeni rešetkasti uzorak, tim je koristio programabilni kvantni simulator izgrađen 2017. godine. Simulator koristi kvantni računalni program za držanje atoma u proizvoljnim oblicima pomoću lasera – poput kvadrata, trokuta ili saća – i može se koristiti za dizajniranje različitih kvantnih interakcija i procesa. Simulator koristi usko fokusirane laserske zrake za pojedinačno raspoređivanje atoma, a raspoređivanjem atoma rubidija u rešetku s trokutastim uzorkom, istraživači su uspjeli stvoriti nestabilan magnet sa svojstvima kvantne isprepletenosti – gdje se promjene u jednom atomu podudaraju s drugim zapletenim atomom.
Veze između atoma pokazale su da je doista stvorena kvantna gustoća spina.
"Možete gurnuti atome koliko god želite, možete promijeniti frekvenciju lasera, stvarno možete promijeniti parametre prirode na način na koji niste mogli u materijalu u kojem su se te stvari prije proučavale", kaže kvantni fizičar Subir Sachdev sa Sveučilišta Harvard. "Ovdje možete pogledati svaki atom i vidjeti što radi."
Kvantna računala izgrađena su na kvantnim bitovima ili kubitima, a nadamo se da će kvantne spinske tekućine pomoći u razvoju topoloških kubita koji su bolje zaštićeni od vanjske buke i smetnji.
Pročitajte također: