PRB: Физикам впервые удалось создать экзотические «невозможные» формы материи

Фото из открытых источников

Управление магнитными полями во времени даёт возможность создания новых форм квантовой материи, не существующих в привычных условиях. Учёные уверены, что это поможет в создании более стабильных квантовых технологий. Работу опубликовали в журнале Physical Review B.

Исследование провели американские специалисты под руководством Иэна Пауэлла. Физиками изучено поведение веществ на уровне атомов, электронов и фотонов. Они пришли к выводу, что при изменении магнитного поля во времени строго заданным образом реально получать квантовые состояния, которые не существуют в «статичных» материалах. Данный подход получил название флоке-инжиниринга — управления свойствами системы при помощи периодических воздействий.

Пауэлл поясняет: свойства квантовой системы базируются не только на ее составе, но зависят и от того, как она меняется во времени. Эксперимент показал, что периодические изменения магнитного поля создают «движимые квантовые фазы», что не имеют аналогов в традиционных материалах.

Одна из ключевых проблем квантовых технологий - чувствительность к «шуму», то есть, к случайным помехам, нарушающим работу систем. Новое исследование доказывает, что грамотно подобранный режим трансформации магнитного поля способен придать квантовым состояниям больше устойчивости к таким воздействиям.

Также обнаружилось, что в подобных системах формируются математические закономерности, что характерны обычно для более сложных, многомерных квантовых структур. То есть, относительно простые установки можно использовать для углублённого исследования сложной физики.

На практике работа поможет в первую очередь развитию квантовых вычислений и моделированию. Магнитные поля уже используют для управления кубитами, что стали основой квантовых компьютеров. Новый подход расширит возможности контроля над подобными системами.

До промышленного применения еще требуется экспериментальное тестирование. Но уже известные результаты стали шагом к созданию технологий, которые в недалёкой перспективе смогут оказывать влияние на фармацевтику, финансы и промышленность.