Belenyúltak a mágneses mezőbe, és olyan egzotikus anyagi formákat hoztak létre, amelyek nem léteztek korábban
Az anyagkutatások során az egzotikus, sosem látott anyagi formák és állapotok teljesen új dimenziói tárulnak fel: az “elektronokból álló folyadéktól” kezdve a fraktálszerű nyúlványokon át a kvantumszendvicsekig számos különösebbnél különösebb matéria öltött testet már a laboratóriumokban, de a felfedezéseknek koránt sincs vége, ahogy azt egy új kísérlet eredményei mutatják.
A Cal Poly (California Polytechnic State University) munkatársai a rendhagyó kvantumállapotok egész sorát állították elő mindössze azzal, hogy a mágneses mezőt manipulálták. A mágneses teret kontrollált, időfüggő módon variálták a kísérlet során, és ezzel a periodikus változtatással olyan kvantumos jellemzőket hoztak létre, ami a statikus, időben nem változó kvantumanyagban nem létezett.
“Az ötlet lényege, hogy a hasznos kvantumtulajdonságok nemcsak attól függhetnek, hogy miből áll egy anyag, hanem attól is, hogyan változtatjuk azt időben.
Ebben az esetben megmutattuk, hogy egy mágneses tér periodikus változtatása olyan hajtott kvantumfázisokat hozhat létre, amelyeknek nincs statikus megfelelőjük.” - magyarázta Ian Powell, a Cal Poly professzora.
A vizsgálat központi elemét a francia matematikusról, Gaston Floquet-ról elnevezett Floquet-rendszerek alkották, amelyek nem-egyensúlyi fázisok, azaz a tulajdonságaikat időben periodikusan változó külső hatásokkal módosítják.
“Az időben periodikusan hajtott, vagyis Floquet-féle kvantumanyag egy olyan hatékony területet biztosít, amelyben a sávszerkezetek, a szimmetriák, sőt még a dimenzionalitás is igény szerint hangolható.”
- írják a tanulmányban - “Ezek az időben periodikusan hajtott rendszerek a jelenségek gazdag skáláját mutathatják, például dinamikus lokalizációt, az alagúteffektus koherens kioltását, valamint anomális topológiai fázisok megjelenését, amelyeknél a Chern-számok eltűnnek, miközben robusztus királis peremállapotok továbbra is fennmaradnak.”
A lényege az új kvantumtulajdonságoknak, hogy ezek segítségével az eddigieknél sokkal stabilabb, a külső hatásokra kevésbé érzékeny kvantumrendszerek állíthatóak elő, amelyek a kvantumtechnológiai fejlesztésekben nagy előnyt jelenthetnek.
“Tanulmányunk legközvetlenebb ipari jelentősége jelenleg inkább a kvantumszámítástechnikához és a kvantumszimulációhoz kapcsolódik, nem pedig egy konkrét végfelhasználási ágazathoz”
- mondta el Powell - “A későbbi hatások a gyógyszeripar, a pénzügy, a gyártás vagy a repülőgépipar területén, valószínűleg közvetettek lennének, azáltal, hogy (a felfedezésünk) hozzájárul a fejlettebb kvantumtechnológiák hosszabb távú fejlődéséhez. Az ipari alkalmazás felé vezető úton a következő lépést a kísérleti megerősítés jelenti, és a további munka, aminek során összeköthetjük az ilyen elképzeléseket a valós kvantumeszköz-platformokkal.”
(Fotó: MAI-Image-1)
