.){kind=link}
Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã phát hiện ra trong phòng thí nghiệm một trạng thái vật chất đã được dự đoán từ lâu nhưng trước đây chưa từng thấy. Bằng cách chiếu một tia laze vào một mạng tinh thể cực lạnh gồm các nguyên tử rubidi, các nhà khoa học đã buộc các nguyên tử này vào một hỗn hợp hỗn độn của sự bất định lượng tử được gọi là lượng tử mật độ quay (chất lỏng).
Giả thuyết về sự tồn tại của mật độ spin lượng tử – một trạng thái hiếm gặp của vật chất trong đó trật tự từ tính tầm xa không hình thành ở nhiệt độ bằng không – đã được đề xuất vào năm 1973. Nhưng chỉ gần đây, các nhà khoa học mới lần đầu tiên quan sát thấy chất lỏng spin lượng tử trong điều kiện phòng thí nghiệm.
Phần "lỏng" thuộc về các electron luôn thay đổi và dao động bên trong vật liệu từ tính ở nhiệt độ thấp. Không giống như nam châm thông thường, trong trường hợp này, các electron không ổn định và không ổn định trong mạng có cấu trúc của vật thể rắn khi làm mát. Bây giờ trạng thái này đã được ghi lại, người ta hy vọng rằng khám phá này sẽ thúc đẩy sự phát triển của các máy tính lượng tử mạnh mẽ.
"Đây là một thời điểm rất đặc biệt trong lĩnh vực này," nhà vật lý lượng tử Mykhailo Lukin từ Đại học Harvard ở Massachusetts cho biết. "Bạn thực sự có thể chạm và thậm chí chọc vào trạng thái kỳ lạ này, điều khiển nó để hiểu các đặc tính của nó... đó là một trạng thái vật chất mới mà con người chưa từng quan sát được trước đây."
Nam châm thông thường chứa các electron có spin được định hướng theo cùng một hướng lên hoặc xuống tạo ra từ tính. Trong chất lỏng spin lượng tử, một electron thứ ba được đưa vào, vì vậy trong khi hai spin đối diện ổn định lẫn nhau, thì spin của electron thứ ba phá vỡ trạng thái cân bằng. Điều này tạo ra một nam châm "mất trật tự" trong đó tất cả các spin không thể ổn định theo cùng một hướng.
Để tạo ra mô hình mạng rối loạn của riêng họ, nhóm đã sử dụng một trình giả lập lượng tử có thể lập trình được xây dựng vào năm 2017. Trình mô phỏng sử dụng một chương trình máy tính lượng tử để giữ các nguyên tử ở các hình dạng tùy ý bằng tia laze – chẳng hạn như hình vuông, hình tam giác hoặc tổ ong – và có thể được sử dụng để thiết kế các quá trình và tương tác lượng tử khác nhau. Trình giả lập sử dụng các chùm tia laze hội tụ chặt chẽ để sắp xếp riêng lẻ các nguyên tử và bằng cách sắp xếp các nguyên tử rubidi trong một mạng có hoa văn hình tam giác, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra một nam châm không ổn định với các đặc tính của rối lượng tử – nơi các thay đổi trong một nguyên tử trùng khớp với nhau. với một nguyên tử vướng víu thứ hai.
Liên kết giữa các nguyên tử chỉ ra rằng một mật độ spin lượng tử thực sự đã được tạo ra.
"Bạn có thể đẩy các nguyên tử đi xa tùy ý, bạn có thể thay đổi tần số của tia laser, bạn thực sự có thể thay đổi các tham số của tự nhiên theo cách mà bạn không thể làm được trong vật liệu mà những thứ này đã được nghiên cứu trước đây", Quantum nói. nhà vật lý Subir Sachdev của Đại học Harvard. "Ở đây bạn có thể nhìn vào từng nguyên tử và xem nó đang làm gì."
Máy tính lượng tử được xây dựng trên các bit lượng tử hoặc qubit và người ta hy vọng rằng chất lỏng spin lượng tử sẽ giúp phát triển các qubit tô pô được bảo vệ tốt hơn khỏi nhiễu và nhiễu bên ngoài.
Đọc thêm: