Przełomowe odkrycie. To rozwinie technologię kwantową

Zespół japońskich naukowców ogłosił przełomowe odkrycie tzw. ciężkich fermionów. Są to elektrony o znacznie większe masie efektywnej, która wskazuje na niezwykłe właściwości splątania kwantowego. Jak podaje SciTech Daily, to zjawisko znane było fizykom jedynie teoretycznie, teraz może przełożyć się na skok technologii kwantowych. Odkrycie umożliwia precyzyjne sterowanie stanami cząstek i wyznacza nowe drogi w informatyce kwantowej oraz zaawansowanej elektronice.

Ciężkie fermiony to szczególny stan materii, który powstaje w wyniku silnych oddziaływań między elektronami przewodzącymi a lokalizowanymi elektronami magnetycznymi w materiale. Te interakcje powodują znaczny wzrost efektywnej masy elektronów, co z kolei prowadzi do niezwykłych właściwości fizycznych układu.

Wśród nich wyróżnia się m.in. niekonwencjonalne nadprzewodnictwo, która różni się od klasycznych mechanizmów opisywanych teorią BCS. Z tego powodu badania nad ciężkimi fermionami mają kluczowe znaczenie dla zrozumienia zjawisk kwantowych w materii skondensowanej i poszukiwania nowych stanów skupienia.

Badania skupiały się na związku Cerium-Rhodium-Tin (CeRhSn), który jest częścią rodziny systemów ciężkich fermionów z quasi-kagome strukturą sieciową. Materiał ten wykazuje zachowanie niefermiowskie w stosunkowo wysokich temperaturach.

Szczegółowe pomiary spektrów odbicia potwierdziły, że to nietypowe zachowanie utrzymuje się niemal do temperatury pokojowej, a żywotność ciężkich elektronów zbliża się do granicy Planckowskiej. Wzorce spektralne, które można opisać jedną funkcją matematyczną, dostarczają dowodów na splątanie kwantowe elektronów w CeRhSn.

– Nasze odkrycia pokazują, że ciężkie fermiony w tym stanie krytycznym kwantowo są rzeczywiście splątane, a to splątanie jest kontrolowane przez Planckowski czas - Dr Shin-ichi Kimura z Uniwersytetu w Osace.

Splątanie kwantowe stanowi fundamentalny zasób umożliwiający działanie komputerów kwantowych. Kontrola tego zjawiska w materiałach stałych, takich jak CeRhSn, otwiera nowe możliwości w rozwoju zaawansowanych architektur kwantowych. Materiały te, dzięki specyficznym właściwościom elektronowym, pozwalają na precyzyjne manipulowanie stanami splątanymi, co jest niezbędne do efektywnej realizacji operacji kwantowych.