Учени от Харвард и партньори от фирмата Quantinuum обявиха създаването на напълно нова фаза на материя — наречена non-Abelian топологичен ред. Това е първият експериментален демонстриран случай на такава фаза, която до момента беше само теоретична.
Това не е просто нов вид вещество — новата фаза означава, че в нея възникват екзотични „квази-частици“(quasi-particles), наречени non-Abelian anyons. Те не са нито бозони (като фотоните), нито фермиони (като електроните и протоните), а нещо между.
Екипът, воден от физика Ашвин Вишванат (Ashvin Vishwanath), използва квантов процесор — най-новия H2-процесор на Quantinuum — за да създаде нужната квантова вълнова функция. Те започнали с решетка от 27 уловени йона (trapped ions) и чрез серия от частични, таргетирани измервания постепенно „оформили“ системата, докато тя придобила точно желаните квантови свойства.
Според екипа, измерванията — понякога разглеждани като най-мистериозната част от квантовата механика — са били използвани като инструмент за „скулптура“ на квантовото състояние.
Работещите по проекта Ашвин Вишванат, Хенрик Драйер (от Quantinuum), Нат Тантивасадакaрн и Рубен Верресен
Защо това е важно и какво означава за бъдещето? До сега в нашия триизмерен свят (3D) са известни само два типа частици: бозони и фермиони. Новата фаза доказва, че — поне в 2D контекст — съществуват и други, по-екзотични „видове“ частици, с необичайни свойства.
Новите Non-Abelian anyons имат уникалното свойство да „помнят“ своята история — когато се разминат една с друга, тяхното минало положение и „оринтация“ влияят на бъдещото им поведение. Това ги прави „топологични“: могат да бъдат огънати, усуквани, подлагани на смущения — без да загубят същността си. Така те представляват обещаваща основа за много по-стабилни и надеждни кубити (основни единици информация в квантовите компютри). Това може да доведе до квантови компютри, които са значително по-устойчиви на грешки от съвременните.
За изследователя Вишванат е впечатляващо, че концепции, преди това чисто теоретични, вече могат да бъдат реализирани експериментално. Тази работа свързва фундаменталната квантова механика с практически приложения — нещо важно за развитието на физиката през следващите години.
Разбира се, засега новата фаза е създадена само върху много малък брой йони (27), в строго контролирани условия. Остава да се покаже дали може да се мащабира — тоест да се създаде на по-големи системи — и дали ще запази стабилността си при реални условия.
Ако това стане, новите non-Abelian anyons могат да се превърнат в основа за ново поколение квантови компютри — с предимства пред сегашните, базирани на по-нестабилни кубити.
Освен практическото приложение, откритието обогатява нашето разбиране за това какво „материя“ може да бъде — и дава тласък на фундаменталната наука.
Източник: The Harvard Gazette
