Фізики виявили нові стани речовини: як це змінить наші технології

Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише Earth.

Ефект Голла вперше спостерігався 1879 року, коли фізик Едвін Голл помітив, як електрони переміщаються в один бік металевої смуги під дією магнітного поля. Але набагато пізніше вчені виявили подібну поведінку за низьких температур, яка тепер відома, як дробовий квантовий ефект Холла. Це означає, що безліч електронів, які діють спільно, можуть створювати нові частинки із зарядом, меншим, ніж заряд будь-якого окремого електрона, кажуть учені.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Ці дробові заряди спантеличили багатьох фізиків і було передбачено існування багатьох нових квантових станів речовини. За останні кілька десятиліть фізики шукали їх у різних матеріалах.

Автори нового дослідження виявили, що скручування надтонких шарів певних кристалів перебудовує їхні електрони. Це називається муаровим візерунком і він готує ґрунт для незвичайних квантових ефектів. Одним із результатів є приховане внутрішнє магнітне поле, яке виникає навіть за відсутності зовнішнього магніту.

Вчені кажуть, що деякі з виявлених квантових станів речовини ще ніколи не бачили фізики.

Під час дослідження фізики виявили в матеріалі те, що вони вважають частинками під назвою неабелеві аніони, які несуть дробові заряди. Фізики вважають, що ці незвичайні частинки можуть зберігати інформацію краще, ніж стандартні біти, завдяки топологічним властивостям.

Багато попередніх спроб виявити нові квантові стани речовини, а також ці екзотичні частинки ґрунтувалися на сильних магнітах для підштовхування електронів. Проблема полягала в тому, що надпровідні матеріали, часто використовувані в квантових обчисленнях, відкидаються магнітними полями. Скручений дителлурид молібдену, мабуть, вирішує цей конфлікт, самостійно створюючи внутрішні магнітні поля.

Учені тривалий час намагалися розробити топологічні квантові комп'ютери, які могли б уникнути багатьох форм шуму під час проведення обчислень. Ідея полягає в тому, що сплетені групи неабелевих аніонів могли б зафіксувати дані в надійних станах. Пошук способів створення цих станів без магнітів — це велика проблема, але тепер, здається, її вирішено.

Поки невідомо, який із виявлених квантових станів виявиться найбільш корисним для практичного застосування. Але фізики вважають, що деякі з них допоможуть створити надійніші квантові комп'ютери.

Як уже писав Фокус, фізики, який вже неодноразово заявляв про те, що наш Всесвіт може бути насправді симуляцією, надав нові докази того, що Всесвіт може бути гігантським комп'ютером. А гравітація в ньому відіграє зовсім не ту роль, про яку ми знаємо.

Також Фокус писав про те, що астрономи зробили найкращі фотографії планет, які народжуються навколо зірок. Вчені отримали найчіткіші, найдокладніші на сьогоднішній день зображення молодих планетних систем, де планети тільки починають формуватися.