Вчені вперше виявили екзотичний стан речовини, існування якої було передбачене майже 50 років тому.
Речовина, що називається квантовою спиновою рідиною, була створена дослідниками з Гарварду, і в кінцевому підсумку може допомогти поліпшити квантові комп'ютери
Щоб матеріали стали магнітними, спини електронів в матеріалі повинні бути впорядковані. Найпоширеніший тип магнетизму, який можна зустріти в магнітах на холодильник, працює, тому що спини всіх електронів в матеріалі орієнтовані в одному напрямку. Інші типи магнетизму можуть виникати, коли спини сусідніх електронів чергуються вгору і вниз у вигляді клітини - це працює, поки в системі є порядок.
Але 1973 року фізик Філіп Андерсон висунув гіпотезу про стан речовини, яку називають квантовими спиновими рідинами, що не підпорядковується цим правилам. Коли матеріал охолоджується, він не утворює твердого тіла, і, що важливо, їхні електрони не переходять у високоупорядкований стан. Замість цього вони будуть постійно перемикатися, заплутуючись один з одним у складному квантовому стані.
Лише через майже півстоліття група вчених з Гарварду вперше створила і спостерігала квантову спинову рідину на практиці. Для цього дослідники використовували програмований квантовий симулятор, розроблений ними кілька років тому, який за допомогою лазерів утримує 219 атомів у сітці. Властивості цих атомів можна обережно змінювати, включаючи спини їх електронів.
Для цього дослідження команда організувала атоми в трикутну решітку, тобто у кожного було по два «сусіда». Пара електронів може магнітно стабілізуватися тим чи іншим способом, тому що їхні спини можуть або збігатися, або чергуватися, але наявність «третього колеса» порушує цей баланс, створюючи «фрустрований магніт», який не може увійти в стабільний стан.
Отримана в результаті квантова спинова рідина демонструє кілька корисних квантових явищ, таких як заплутаність, коли атоми можуть впливати один на одного на величезних відстанях і навіть «телепортувати» інформацію; і квантову суперпозицію, коли атоми можуть існувати в декількох станах одночасно. Обидва вони корисні для створення квантових комп'ютерів, які повинні бути більш стійкими до зовнішніх перешкод.