Магнитное поле, изменяющееся во времени, способно порождать состояния вещества, которые не существуют в обычных условиях — это выяснили физики из Калифорнийского политехнического государственного университета. Это открытие может приблизить появление более стабильных квантовых компьютеров.
Что сделали исследователи
Лектор кафедры физики Cal Poly (Калифорнийского политехнического государственного университета) Ян Пауэлл вместе со студентом Луи Бухалтером исследовали, как вещество ведет себя на уровне атомов и электронов под воздействием магнитного поля, изменяющегося с определенной периодичностью. Свои выводы авторы опубликовали в журнале Physical Review B.
Оказалось, что материя, на которую действует ритмически изменяющееся магнитное поле, приобретает квантовые свойства, которых не существует в веществе со стабильным, неизменным полем. Пока что это теоретическая работа — экспериментальная проверка на реальных установках является следующим шагом.
Почему это важно для квантовых технологий
Одна из главных проблем квантовых вычислений — «шум»: внешние возмущения и дефекты, из-за которых система допускает ошибки. Правильно подобранный ритм изменения магнитного поля позволяет создавать квантовые системы, более устойчивые к таким помехам. По словам Пауэлла, ключевая идея заключается в том, что полезные квантовые свойства зависят не только от того, из чего сделан материал, но и от того, как им управляют во времени.
Помимо новых квантовых состояний, исследование выявило математический организующий принцип, который обычно свойственен системам высших измерений. Это означает, что относительно простые установки — например, эксперименты с ультрахолодными атомами — могут стать инструментом для изучения более сложной квантовой физики. Команда также построила топологическую фазовую диаграмму, которая описывает, при каких условиях возникает каждое из новых состояний.
«Наиболее прямая отраслевая ценность нашего исследования — для квантовых вычислений и квантового моделирования, а не для конкретных прикладных секторов на данном этапе. Чтобы приблизиться к реальному использованию, требуется экспериментальная проверка и адаптация идей к реальным квантовым устройствам», — отмечает Пауэлл.
