Учени откриха ново квантово състояние на материята за компютрите на бъдещето

Учени от Калифорнийския университет в Ървайн съобщиха за откриването на ново състояние на квантовата материя. То се проявява в специален материал, който може да стане основа за създаването на самозареждащи се компютри, които могат да издържат на екстремни условия, включително в дълбокия космос.

Луис Хауреги, професор по физика и астрономия сравнява новото състояние с познатите форми на водата. Както водата може да бъде течна, твърда или пара, така и материята е способна да се променя в ново, досега само теоретично предсказано квантово състояние, казва той. Досега никой не е успял да го измери.

Ключова роля за откритието изиграва необичаен материал, наречен хафниев пентателурид.

Той е синтезиран в лабораторията на Хауреги от докторанта Джингю Лиу и показва изненадващи свойства, когато е изложен на ултрасилно магнитно поле. При прилагане на магнитно поле до 70 Тесла (което е стотици пъти по-силно от обикновения магнит на хладилника), способността на материала да провежда електричество рязко спада. Това означава, че веществото навлиза в специално състояние, при което електроните и така наречените дупки образуват двойки и започват да се въртят в една и съща посока.

Изследователите описват това състояние като нещо напълно ново. Ако можеше да се държи в ръка, то щеше да свети с ярка, високочестотна светлина. Това поведение открива възможността за предаване на сигнали не чрез заряд, а чрез спин – квантовата характеристика на частиците. Това би могло да бъде основа за енергийно ефективни спинтронни устройства и нови квантови технологии.

Освен това новият тип материя не е податлива на разрушаване от радиация, което я прави обещаващ материал за електроника, предназначена за космически мисии. Според Хауреги именно такива компютри са необходими за мисиите на Марс, когато технологията трябва да работи дълго време в условия на постоянно излагане на космическа радиация.

Разработването на материала, характеризирането му и подготовката за измерванията са извършени в лабораториите на Калифорнийския университет. В изследването са участвали и дипломантите Робърт Уелсър и Тимъти Максорли, както и бакалавърката Триет Хо. Теоретичните изчисления и интерпретацията на резултатите бяха извършени в Националната лаборатория в Лос Аламос, където се проведоха експерименти в силни магнитни полета и с участието на екип от Ню Мексико и Националната лаборатория за силни магнитни полета във Флорида.

Учените подчертават, че тепърва започват да осъзнават възможностите, които това откритие може да донесе.