Изследователи създадоха квантов материал с уникални свойства

Експерти от университета в Регенсбург (Германия) и университета в Мичиган са открили, че бромид сулфида на хрома (CrSBr) има уникални свойства, които позволяват квантовата информация да бъде манипулирана чрез магнитно превключване.

Откритието, публикувано в списанието Nature Materials, може да проправи пътя за бъдещи технологии като квантови компютри или свръхчувствителни сензори.

Самият CrSBr е кристал, който изглежда като купчина тънки слоеве. Това е вид превключвател, който контролира квантовата информация чрез магнезтизъм.

Когато се охлади, слоевете започват да действат като магнити. В тези слоеве живеят екситони – това са двойки електрон и „дупка“ (места, където няма електрон). Мислете за екситоните като за малки вагончета, които обикновено се търкалят из цялата област, но в CrSBr те са „задвижвани“ върху релси – само по една линия. Това е важно, защото се сблъскват по-рядко и могат да носят информация по-дълго, без да я загубят.

Учените са забелязали, че екситоните могат да бъдат в две различни енергийни състояния и това зависи от това дали материалът е магнетизиран или не.

Магнитно поле или температура могат да променят състоянието му, като превключвател за светлина.

Този материал може да работи като универсален „предавател“ на информация. Той може да предава данни чрез светлина (фотони), да ги съхранява с помощта на магнетизъм (въртене на електрони), да ги обработва чрез електрони и дори да „вибрира“ (фонони), за да промени сигналите.

Учените го сравняват със смартфон, който едновременно изпраща съобщения със светлина, записва ги с магнит и ги преобразува със звук – всичко това в едно устройство.

„Мечтаем за квантови машини, при които светлината пренася данни, електроните ги обработват, магнетизмът ги съхранява, а вибрациите променят сигнала“, каза МакКийл Кира, съавтор на изследването.

Новата технология ще бъде важна за квантовите компютри, които са милиони пъти по-бързи от конвенционалните, в сензорите за медицината (например за наблюдение на молекули вътре в клетките) или в свръхсигурните комуникации, където данните не могат да бъдат хакнати.