.){kind=link}
For første gang opdagede forskere i laboratoriet en længe forudsagt, men hidtil uset stoftilstand. Ved at affyre en laser mod et ultrakoldt gitter af rubidiumatomer tvang forskerne atomerne ind i en rodet suppe af kvanteusikkerhed kendt som kvante spindensitet (væske).
Hypotesen om eksistensen af kvantespindensitet - en sjælden tilstand af stof, hvor magnetisk rækkefølge ikke dannes ved nultemperatur - blev foreslået tilbage i 1973. Men det var først for nylig, at forskerne først observerede en kvantespinvæske under laboratorieforhold.
Den "flydende" del tilhører elektroner, der konstant ændrer sig og oscillerer inde i det magnetiske materiale ved lave temperaturer. I modsætning til almindelige magneter, stabiliserer elektronerne i dette tilfælde ikke og sætter sig ikke i det strukturerede gitter af det faste legeme ved afkøling. Nu hvor denne tilstand er blevet registreret, er det håbet, at opdagelsen vil fremskynde udviklingen af kraftige kvantecomputere.
"Dette er et meget specielt øjeblik på dette felt," siger kvantefysiker Mykhailo Lukin fra Harvard University i Massachusetts. "Du kan faktisk røre ved og endda stikke ind i denne eksotiske tilstand, manipulere den for at forstå dens egenskaber ... det er en ny materietilstand, som folk aldrig har været i stand til at observere før."
Konventionelle magneter indeholder elektroner, hvis spin er orienteret i samme retning op eller ned, som skaber magnetisme. I kvantespinvæsker indføres en tredje elektron, så mens to modsatte spin stabiliserer hinanden, bryder den tredje elektrons spin ligevægten. Dette skaber en "uordnet" magnet, hvor alle spins ikke kan stabilisere sig i samme retning.
For at skabe deres eget uordnede gittermønster brugte holdet en programmerbar kvantesimulator bygget i 2017. Simulatoren bruger et kvantecomputerprogram til at holde atomer i vilkårlige former med lasere – såsom firkanter, trekanter eller honeycombs – og kan bruges til at designe forskellige kvanteinteraktioner og processer. Simulatoren bruger stramt fokuserede laserstråler til individuelt at arrangere atomerne, og ved at arrangere rubidium-atomerne i et trekantet mønstret gitter, var forskerne i stand til at skabe en ustabil magnet med egenskaberne fra kvantesammenfiltring – hvor ændringer i et atom falder sammen. med et andet sammenfiltret atom.
Bindingerne mellem atomerne indikerede, at en kvantespindensitet faktisk var blevet skabt.
"Du kan skubbe atomerne så langt, du vil, du kan ændre frekvensen af laseren, du kan virkelig ændre naturens parametre på en måde, som du ikke kunne i det materiale, hvor disse ting blev studeret før," siger quantum fysiker Subir Sachdev fra Harvard University. "Her kan du se på hvert atom og se, hvad det gør."
Kvantecomputere er bygget på kvantebits eller qubits, og det er håbet, at kvantespinvæsker vil hjælpe med at udvikle topologiske qubits, der er bedre beskyttet mod ekstern støj og interferens.
Læs også: