Harvard-Wissenschaftler machten eine weltweit erste Beobachtung eines neuen Aggregatzustands, der ursprünglich vor fast einem halben Jahrhundert angenommen wurde, aBericht von Neuer Atlas enthüllt.
Das Material, das als Quantenspinflüssigkeit bezeichnet wird, hat potenzielle Anwendungen für Quantencomputer und könnte daher dazu beitragen, den bevorstehenden Paradigmenwechsel weg vom klassischen Computing zu beschleunigen.
Harvard-Wissenschaftler beweisen eine jahrzehntealte Hypothese
Im Jahr 1973 stellte der Physiker Philip Anderson die Hypothese auf, dass es einen exotischen Aggregatzustand namens gibt.Quantenspin-Flüssigkeiten. Beim Abkühlen würden sich die Elektronen des Materials nicht stabilisieren, wie es bei normalen magnetischen Materialien der Fall ist. Stattdessen würden sich die Elektronen in Quantenspin-Flüssigkeiten miteinander verschränken und aufgrund von Eigenheiten der Quantenmechanik ständig umschalten. In eine Presseerklärung, die Harvard-Wissenschaftler beschreiben dies als "einer der am stärksten verschränkten Quantenzustände, die jemals gedacht wurden."
Fast 50 Jahre später schuf und beobachtete das Harvard-Team zum ersten Mal eine Quantenspinflüssigkeit, die Andersons Hypothese bewies. Um das Material herzustellen, verwendeten sie einen Quantensimulator, der Laser verwendet, um 219 Atome in einem Gitter zu suspendieren.Mit diesen Lasern können Benutzer die Atome bis hin zum Spin ihrer Elektronen kontrollieren und so das Verhalten von Materialien im Mikromaßstab untersuchen.
Die besonderen Eigenschaften des neuen Materials der Harvard-Wissenschaftler könnten dazu beitragen, das Feld des Quantencomputings voranzubringen. Das Team skizziert seine Ergebnisse in einer Forschungsarbeit im TagebuchWissenschaft. "Es ist ein ganz besonderer Moment auf dem Gebiet," Mikhail Lukin, ein Autor der Studie, sagte in der Harvard-Erklärung. „Sie können diesen exotischen Zustand wirklich berühren, anstoßen und anstoßen und ihn manipulieren, um seine Eigenschaften zu verstehen. … Es ist ein neuer Aggregatzustand, den die Menschen noch nie hattenbeobachten konnte."
Ein Quantensprung für Quantencomputer?
Genauer gesagt könnten die Untersuchungen des Harvard-Teams zu Quanten-Spin-Flüssigkeiten zur Schaffung zuverlässigerer Qubits führen, die das Quantencomputing sindÄquivalent des Bits wird im klassischen Computing verwendet. Obwohl Qubits ein großes Potenzial für die Verarbeitung großer Datenmengen in einem Bruchteil der Zeit bergen, sind sie notorisch schwer zu stabilisieren, da sie unglaublich empfindlich auf externe Störungen wie Temperatur und Vibrationen reagieren.
Laut der Hauptautorin der Studie, Giulia Semeghini, hat das Team „die allerersten Schritte zur Erstellung dieses topologischen Qubits gezeigt, aber [sie] müssen noch zeigen, wie man es tatsächlich kodieren und manipulieren kann. Es gibtjetzt gibt es noch viel mehr zu erforschen." Die Harvard-Forscher werden weiterhin Quanten-Spin-Flüssigkeiten untersuchen, um zur Entwicklung stabiler Qubits, den Bausteinen des Quantencomputings, beizutragen.