Tudomány
Különleges anyagot fedeztek fel: új lehetőségek a kvantumtechnológiában
Egy nemzetközi kutatócsoport ritka anyagot azonosított, amelyben két különböző típusú úgynevezett „frusztráció” lép kölcsönhatásba egymással. A felfedezés új utakat nyithat a kvantumállapotok irányításában, ami hosszabb távon a kvantumtechnológiák fejlődését segítheti.
A kutatást Stephen Wilson és csapata végezte a Kaliforniai Egyetemen. Eredményeiket a Nature Materials közölte. A kutató hangsúlyozta: ez egyelőre alapkutatás, amely „azt vizsgálja, milyen fizika lehet lehetséges a jövő eszközei számára”.
Mi az a „frusztráció” az atomok világában?
A jelenség megértéséhez a kutatók az atomok mágneses viselkedését vizsgálták. Az atomok úgy működnek, mint apró mágnesek, amelyek általában stabil mintázatba rendeződnek. Bizonyos elrendezésekben azonban ez nem lehetséges: a rendszer nem tudja elérni a legalacsonyabb energiájú állapotot, mert az atomok „versengenek” egymással.
Ez a helyzet különösen háromszög alakú rácsszerkezetekben fordul elő, ahol lehetetlen minden szomszédos mágneses irányt egyszerre ellentétesen beállítani. Ilyenkor alakul ki az úgynevezett geometriai frusztráció.
Hasonló jelenség léphet fel az elektronok között is, amikor az atomok megpróbálnak elektronokat megosztani. Ilyenkor kötési „frusztráció” jön létre, amely szintén instabil, érzékeny rendszert eredményez.
Két instabil rendszer találkozása
A most felfedezett anyag különlegessége, hogy mindkét típusú frusztráció egyszerre van jelen benne – ez rendkívül ritka. A kutatók szerint ez lehetőséget ad arra, hogy az egyik rendszer befolyásolásával a másikat is szabályozni lehessen.
Ahogy Wilson fogalmazott:
„elvileg elegendő egy kis feszültséget alkalmazni, ami mágneses rendeződést idéz elő”, vagy akár mágneses térrel is változtatható az anyag szerkezete. Ez a fajta kölcsönhatás új funkciókat adhat az anyagnak.
A kutatás egyik legizgalmasabb része, hogy ezek az állapotok hosszú távú kvantum-összefonódást is lehetővé tehetnek – ez a kvantumszámítógépek egyik kulcsfontosságú alapelve.
A tudósok most azt vizsgálják, hogyan lehet ezt a kettős „frusztrált” rendszert kontrollálni. Ha sikerrel járnak, az áttörést jelenthet a kvantumállapotok precíz irányításában – még ha a gyakorlati alkalmazások egyelőre távolinak is tűnnek.
Forrás: Sciencedaily.com