Учени са открили ново квантово състояние на материята: Квантовите течни кристали съществуват

Физици от Калтек в Института по квантова информация и материя са открили първия 3D квантов течен кристал.

Това е ново състояние на материята, за което те очакват, че ще има приложение в ултра бързите квантови изчисления и изследователите вярват, че откритието е просто „върхът на айсберга“.

Молекулите на стандартните течни кристали се движат свободно, сякаш са течност, но остават ориентирани в една посока като в твърдо състояние. Течните кристали могат да бъдат създадени изкуствено, като тези на екраните на електронните устройства, или да се открият в природата, като тези, които се намират в мембраните на биологичните клетки.

Квантовите течни кристали били открити първоначално през 1999 година – техните молекули се държат по начин, подобен на този на обикновените течни кристали, но техните електрони предпочитат да се ориентират около определени оси.

Електроните на 3D квантовите течни кристали показват различни магнетични свойства в зависимост от посоката, в която се движат около дадена ос.

На практика това означава, че наелектризирането на тези материали ги превръща в магнити, или променя силата или ориентацията на магнитните им свойства.

Екипът изследователи очаква, че тези 3D квантови течни кристали ще подобрят полето на проектиране и създаване на по-способни компютърни чипове, като помогне на компютърните учени да експлоатират посоката, в която се въртят електроните.

Откриването на 3D квантовите течни кристали може също да ни придвижи напред по пътя към създаването на квантови компютри, които ще декриптират кодове и ще правят други изчисления с по-висока скорост, благодарение на квантовата природа на частиците.

Реализирането на квантов компютър е предизвикателство, защото квантовите ефекти са деликатни и мимолетни. Те могат да бъдат променяни или унищожавани само чрез взаимодействията им със заобикалящата ги среда.

Проблемът може да бъде решен чрез техника, изискваща специален материал, наречен топологичен свръхпроводник, откъдето идват 3D квантовите течни кристали.

„По същия начин, по който 2D квантовите течни кристали са били предложени да бъдат предшественик на високотемпературните свръхпроводници, така 3D квантовите течни кристали могат да бъдат предшественици на топологичните свръхпроводници, които търсим“, казва асистентът по физика от Калтек David Hsieh, главен разследващ по новото проучване, в интервю.

„Вместо да разчитаме на това, че можем случайно да открием топологични свръхпроводници, сега може да имаме пътя, по който да ги създадем рационално, използвайки 3D квантовите течни кристали“, казва John Harter от лабораторията на Hsieh, който е и главен автор на новото изследване, публикувано в Science, в изявление за пресата.

Превод: Никол Николова

Източник: Science Alert