Кембриджские ученые открыли новый фазовый переход.
Ученые из Кембриджского университета разработали новую двумерную фазу материи - бозоническое стекло, в котором частицы остаются неподвижными, а сложные узоры могут сохраняться неограниченно долго. Это открытие может привести к значительным улучшениям в квантовых вычислениях, включая повышение стабильности данных и уменьшение декогеренции.
Исследователи из Кавендишской лаборатории в Кембридже впервые создали двумерную версию бозонного стекла - фазы материи, которая не поддается традиционным представлениям статистической механики. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Бозоническое стекло обладает свойствами обычного стекла, в котором все частицы локализованы. Это означает, что каждая частица остается на своем месте и не взаимодействует с соседними частицами. В ходе эксперимента ученые использовали несколько лазерных лучей, чтобы создать квазипериодическую структуру (упорядоченную, но не повторяющуюся), похожую на плитку Пенроуза. Когда эта структура заполняется ультрахолодными атомами, охлажденными до температуры Накельвина, возникает бозоническое стекло.
Бозоническое стекло характеризуется способностью сохранять свою структуру и «забывать» детали, что делает его важным объектом исследования для квантовых вычислений. Локализованные системы не взаимодействуют с окружающей средой и поэтому могут сохранять квантовую информацию в течение более длительных периодов времени, открывая возможность создания более стабильных квантовых компьютеров.
Интересно, что в этом эксперименте наблюдался быстрый фазовый переход от фазы бозонного стекла к сверхтекучей фазе. Как и бозоновое стекло, сверхтекучесть - это уникальное состояние материи, которое может привести к важным открытиям в квантовой механике.
Несмотря на потенциал применения, ученые подчеркивают, что до практического использования бозонных стекол еще предстоит выяснить множество вопросов.