Международная группа исследователей впервые зафиксировала экзотическое квантовое состояние материи, предсказанное теоретически еще в 1954 году. Открытие суперрадиантного фазового перехода (SRPT) в кристалле на основе эрбия и железа может стать прорывом для квантовых технологий.
Как удалось обойти "запретную" теорему
Эксперимент проводился в условиях, близких к абсолютному нулю (-271.67°C) при воздействии магнитного поля в 100 000 раз сильнее земного. Ученые использовали кристалл ErFeO3, где ионы железа и эрбия образовали две независимые квантовые подсистемы.
"Мы реализовали переход, связав две магнитные подсистемы - спиновые флуктуации ионов железа и эрбия. Это позволило обойти фундаментальные ограничения световых систем", - пояснила Дасом Ким, ведущий автор исследования из Университета Райса.
Ранее SRPT считался невозможным из-за так называемой "no-go теоремы". Прорыв стал возможен благодаря замене:
- Квантовых флуктуаций вакуума → магнонами железа
- Флуктуаций материи → спинами эрбия
Квантовый переворот в технологиях
Наблюдаемый фазовый переход демонстрирует три ключевых свойства:
- Квантовое сжатие - снижение шумов ниже стандартного квантового предела
- Коллективную синхронизацию частиц
- Устойчивость к декогеренции
В интервью Science Advances исследователи отметили, что SRPT может повысить точность квантовых измерений на 40-60% по сравнению с современными методами. Для квантовых компьютеров это означает:
- Увеличение времени когерентности кубитов
- Снижение ошибок на 25-35%
- Ускорение квантовых операций
Перспективы коммерциализации
Китайские ученые из Университета Цинхуа уже анонсировали проект по созданию прототипа квантового процессора на основе SRPT с бюджетом 2.8 млрд рублей. Аналитики прогнозируют, что технология может выйти на рынок к 2030 году.
В России исследования в этом направлении ведутся в МФТИ и РКЦ. "Обнаружение SRPT открывает путь к созданию принципиально новых квантовых устройств", - отметил профессор Сергей Кулик в комментарии для ТАСС.