|
Экзотическая форма материи для квантовых вычислений
|
|
|
|
Физики Массачусетского технологического института показали, что должно быть возможно создать экзотическую форму материи, которой можно манипулировать для формирования кубитов (квантовых битов), составляющих блоки будущих квантовых компьютеров, которые будут даже более мощными, чем разрабатываемые сегодня квантовые компьютеры.
|
|
|
|
Работа основана на открытии, сделанном в прошлом году, материалов, содержащих электроны, которые могут расщепляться сами по себе, но, что важно, могут делать это без применения магнитного поля. Общее явление фракционирования электронов было впервые открыто в 1982 году и привело к присуждению Нобелевской премии.
|
|
|
|
Однако для этой работы потребовалось применение магнитного поля. Возможность создавать фракционированные электроны без магнитного поля открывает новые возможности для фундаментальных исследований и делает материалы, в которых они находятся, более полезными для применения.
|
|
|
|
Когда электроны распадаются на части самих себя, эти части называются анионами. Анионы бывают разных видов, или классов. Анионы, обнаруженные в материалах 2023 года, известны как абелевы анионы. Теперь, в статье, опубликованной в выпуске Physical Review Letters от 17 октября, команда Массачусетского технологического института сообщает, что должно быть возможно создать самый экзотический класс анионов - неабелевы анионы.
|
|
|
|
|
|
|
"Неабелевы объекты обладают удивительной способностью "запоминать" свои пространственно-временные траектории; этот эффект памяти может быть полезен для квантовых вычислений", - говорит Лян Фу, профессор физического факультета Массачусетского технологического института и руководитель работы.
|
|
|
|
Фу далее отметил, что "эксперименты по фракционированию электронов, которые состоятся в 2023 году, значительно превзошли теоретические ожидания. Мой вывод заключается в том, что мы, теоретики, должны быть смелее".
|
|
|
|
Fu также связан с лабораторией материаловедения. Его коллегами по текущему исследованию являются аспиранты Эйдан П. Редди и Нисарга Пол, а также постдокторант Ахмед Абуэлкомсан, все они - физики Массачусетского технологического института. Редди и Пол являются соавторами статьи в журнале Physical Review Letters.
|
|
|
|
Работа Массачусетского технологического института и два связанных с ней исследования также были опубликованы в журнале Physics Magazine 17 октября. "Если это предсказание подтвердится экспериментально, это может привести к созданию более надежных квантовых компьютеров, способных выполнять более широкий спектр задач….Теоретики уже разработали способы использования неабелевых состояний в качестве работоспособных кубитов и манипулирования возбуждениями этих состояний для обеспечения надежных квантовых вычислений", - пишет Райан Уилкинсон.
|
|
Двумерные материалы
|
|
|
|
Текущая работа была основана на последних достижениях в области двумерных материалов или материалов, состоящих только из одного или нескольких слоев атомов. "Весь мир двумерных материалов очень интересен, потому что их можно складывать и перекручивать, а также играть с ними в "Лего", чтобы получить всевозможные интересные многослойные структуры с необычными свойствами", - говорит Пол. Эти многослойные структуры, в свою очередь, называются муаровыми материалами.
|
|
|
|
Любые объекты могут формироваться только в двумерных материалах. Могут ли они формироваться в муаровых материалах? Эксперименты 2023 года были первыми, которые показали, что они могут. Вскоре после этого группа, возглавляемая Лонг Джу, доцентом физики Массачусетского технологического института, сообщила о наличии каких-либо следов в другом муаровом материале. (Фу и Редди также участвовали в работе Ju.)
|
|
|
|
В текущей работе физики показали, что в муаровом материале, состоящем из атомарно тонких слоев дителлурида молибдена, возможно создание неабелевых анионов. Пол говорит: "За последние годы муаровые материалы уже выявили удивительные свойства материи, и наша работа показывает, что к этому списку можно добавить и неабелевы фазы".
|
|
|
|
Редди добавляет: "Наша работа показывает, что при добавлении электронов с плотностью 3/2 или 5/2 на элементарную ячейку они могут организоваться в интригующее квантовое состояние, в котором находятся неабелевы анионы".
|
|
|
|
Работа была захватывающей, говорит Редди, отчасти потому, что "часто есть тонкости в интерпретации ваших результатов и в том, что они на самом деле говорят вам. Так что было интересно продумать наши аргументы" в поддержку неабелевых идей.
|
|
|
|
Пол говорит: "Этот проект варьировался от действительно конкретных численных расчетов до довольно абстрактной теории и объединил их. Я многому научился у своих сотрудников по некоторым очень интересным темам".
|
|
|
|
Источник
|
