Świat kwantów znów zaskakuje. Naukowcy odkryli niemal 20 dotąd ukrytych stanów materii, które mogą stać się fundamentem dla nowych technologii kwantowych. Dokonano tego dzięki nowatorskiej metodzie laserowej – tzw. spektroskopii pompowo-sondowej – zastosowanej do specjalnego materiału o nazwie skręcony ditellurek molibdenu (tMoTe₂).
W klasycznych eksperymentach efekt Halla polega na tym, że elektrony przesuwają się na krawędzie przewodnika w obecności pola magnetycznego, generując napięcie. W wersji kwantowej efekt ten prowadzi do skokowych zmian napięcia, a w szczególnych warunkach nawet do „ułamkowych” wartości, co daje początek frakcjonalnemu kwantowemu efektowi Halla. Najnowsze odkrycie pokazuje, że podobne zjawisko – tzw. frakcjonalny kwantowy anormalny efekt Halla – może zachodzić bez użycia magnesów. To ogromna zaleta, ponieważ pole magnetyczne zwykle zakłóca pracę materiałów nadprzewodzących wykorzystywanych w komputerach kwantowych.
Przełom nastąpił, gdy badacze z Columbia University pod kierunkiem Xiaoyanga Zhu zastosowali podwójny impuls laserowy: pierwszy chwilowo „rozbijał” stany kwantowe, a drugi mierzył ich odtwarzanie. Dzięki temu ujawniono subtelne poziomy energetyczne, które wcześniej pozostawały niewidoczne.
Odkryte stany obejmują egzotyczne ułamkowe konfiguracje, takie jak -4/3 czy -5/2, które mogą być związane z tzw. nieabelowskimi anionami – cząstkami uważanymi za klucz do stworzenia stabilnych komputerów kwantowych odpornych na błędy. Co więcej, zaobserwowano różne czasy „rozpadu” i „odbudowy” tych stanów – od kilku do setek bilionowych części sekundy – co daje nowe informacje o dynamice elektronów i drgań sieci krystalicznej.
Odkrycie nie tylko rozszerza „zoo kwantowe” o nowe egzotyczne fazy materii, ale także otwiera drzwi do praktycznych zastosowań. Jeśli uda się je kontrolować, mogą stać się podstawą rewolucyjnych technologii kwantowych przyszłości.
Źródło: Yahoo News
