«Эти частице-подобные объекты встречаются только в сферах, ограниченных двумя измерениями, и только при определенных обстоятельствах - например, при температурах, близких к абсолютному нулю, и в присутствии сильного магнитного поля» - объясняют исследователи из Университета Пардью.
Ученые строят теории об этих плоских, особых «частице-подобных объектах» с 1980-х годов, но из-за самой их природы их до сих пор казалось невозможным проверить. Но качества, которыми, по мнению ученых, они обладают, кажутся очень ценными для квантовых исследований, а теперь и для квантовых компьютеров.
Объекты имеют множество возможных положений и каким-то образом «помнят», что произошло. В пресс-релизе, выпущенном ранее этой осенью, Университет Пардью более подробно рассказал о ценности анионов:
«Анионы обладают характеристиками, не наблюдаемыми в других субатомных частицах, включая демонстрацию дробного заряда и дробную статистику, которые поддерживают «память» об их взаимодействиях с другими квазичастицами, вызывая квантово-механические фазовые изменения.
Лауреат Нобелевской премии физик Фрэнк Вильчек, профессор физики Массачусетского технологического института, назвал эти квазичастицы «энионами» из-за их странного поведения, поскольку, в отличие от других типов частиц, они могут принимать «любые» квантовые частицы, когда их позиции меняются.
Именно эти частичные заряды позволяют ученым, наконец, разработать правильные эксперименты по встряхиванию и высвобождению истинных анионов. Машина для сортировки монет является хорошей аналогией этого процесса: поиск правильного набора идей «сортировки» для создания экспериментальной установки, которая в конечном итоге будет регистрировать только анионы. И наличие уникального качества частичных зарядов дало им как минимум начало работы над этими экспериментами.
После публикации об использовании миниатюрного ускорителя частиц для обнаружения анионов, исследователи из Purdue опубликовали свои выводы после использования микрочипа, предназначенного для направления частиц через лабиринт, который постепенно удаляет все другие частицы. Лабиринт сочетает в себе интерферометр - устройство, которое использует волны для измерения того, что им мешает, - со специально разработанным чипом, который активирует анионы в состоянии.
Результатом является измеримое явление, называемое анионным сцеплением. Это удивительное достижение, потому что оно подтверждает, что «частице-подобные» анионы демонстрируют именно такое поведение частиц, и потому что запутанность как поведение имеет потенциал для квантовых вычислений. Электроны также переплетаются, но исследователи не были уверены, что гораздо более слабый заряд любого аниона будет демонстрировать такое же поведение.
Сплетение касается не только электронов и анионов, но и фотонов. «Плетение кос - это топологическое явление, которое традиционно ассоциируется с электронными устройствами - сказал исследователь фотонов Майкл Рехцман.
Мы надеемся показать, что целый класс топологических явлений может быть полезен не только для электронных устройств, но и для фотонных устройств, таких как лазеры, телекоммуникации и другие. Мы также ожидаем, что этот новый тип топологической физики может быть применен к квантовым информационным системам, особенно основанным на фотонах.
Набор квантовой информации теперь включает электроны, протоны и то, что ученые называют «этими странными посредниками»: анионы.
