Електроните стават стотици пъти по-тежки и по-заплетени, което е добре

Откритието може да доведе до революция в архитектурата на квантовите изчисления.

Японски физици направиха пробив в областта на квантовата физика, който може да доведе до създаването на принципно нов тип квантови компютри . Учените са наблюдавали за първи път изненадващ феномен – електрони със значително увеличена маса, които се намират в състояние на квантова заплетеност и се подчиняват на най-фундаменталната времева скала във Вселената.

Учените са изследвали специален материал – сплав от церий, родий и калай, в който обикновените електрони се държат по изключително необичаен начин. Когато електроните в този материал взаимодействат с магнитните частици, тяхната ефективна маса се увеличава стотици пъти. Тези „утежнени“ електрони се наричат тежки фермиони и проявяват изумителни свойства, включително способността за свръхпроводимост при необичайни условия.

Най-интересното откритие е, че тези тежки електрони са квантово заплетени – т.е. свързани са с невидима квантова връзка, която им позволява да си влияят мигновено един на друг независимо от разстоянието. В същото време поведението им се определя от времето на Планк – най-краткият отрязък от време, който има физически смисъл във Вселената.

Д-р Шин’ичи Кимура от Университета в Осака, който е ръководител на изследването, обяснява значението на откритието:

„За първи път директно показахме, че тежките фермиони наистина са в заплетено състояние и това заплитане се контролира от времето на Планк. Това е важна стъпка към разбирането на сложното взаимодействие между квантовото заплитане и поведението на тежките фермиони.“

Това, което е особено поразително, е, че необичайните свойства на материала се запазват при температури, близки до стайната. Обикновено квантовите ефекти се наблюдават само при изключително ниски температури, което поставя сериозни технически пречки пред практическите приложения. Новото откритие може да промени тази ситуация.

Квантовото заплитане е в основата на квантовите компютри, които могат да решават определени задачи експоненциално по-бързо от конвенционалните компютри. Възможността да се контролират и използват заплетените състояния в твърди материали отваря вратата към изцяло нови квантови компютърни архитектури .

Откритията, публикувани в списание npj Quantum Materials, не само задълбочават разбирането ни за фундаменталните процеси в квантовата физика, но и поставят основите на революционни квантови технологии на бъдещето. По-нататъшното изучаване на такива заплетени състояния може да промени из основи подходите към обработката на квантовата информация и да подготви почвата за разработване на по-ефективни и достъпни квантови компютри, способни да работят при температура, близка до стайната.

Фа добавим, че през следващите пет години финансовият свят може да се изправи пред безпрецедентна заплаха – квантовите компютри ще могат да разбият съществуващите методи за криптиране. Денят, в който обичайните методи за защита на данните вече няма да работят, експертите вече нарекоха Q-ден. За разлика от постепенното развитие на традиционните цифрови заплахи, технологичният пробив може да се случи внезапно, което прави подготовката за него особено трудна задача.