Ученые показали, что управление магнитным полем во времени позволяет создавать новые формы квантовой материи, которые не существуют в обычных условиях. Это может помочь в разработке более стабильных квантовых технологий. Работа опубликована в журнале Physical Review B (PRB).
Исследование провели специалисты под руководством Иэна Пауэлла из Калифорнийского политехнического государственного университета. Физики изучали поведение вещества на уровне атомов, электронов и фотонов. Оказалось, что если изменять магнитное поле строго заданным образом во времени, можно получить квантовые состояния, которых не бывает в «статичных» материалах. Такой подход называется флоке-инжинирингом — управлением свойствами системы с помощью периодических воздействий.
По словам Пауэлла, ключевая идея в том, что свойства квантовой системы зависят не только от ее состава, но и от того, как она изменяется во времени. В эксперименте ученые показали, что периодическое изменение магнитного поля создает так называемые «движимые квантовые фазы», не имеющие аналогов в обычных материалах.
Одной из главных проблем квантовых технологий остается чувствительность к «шуму» — случайным помехам, которые нарушают работу систем. Новая работа показывает, что правильно подобранный режим изменения магнитного поля может сделать квантовые состояния более устойчивыми к таким воздействиям.
Кроме того, исследователи обнаружили, что в таких системах возникают математические закономерности, обычно характерные для более сложных, многомерных квантовых структур. Это означает, что относительно простые установки могут использоваться для изучения сложной физики.
Практическое значение работы связано прежде всего с развитием квантовых вычислений и моделирования. Магнитные поля уже используются для управления кубитами — базовыми элементами квантовых компьютеров. Новый подход может расширить возможности контроля над такими системами.
Авторы подчеркивают, что до промышленного применения еще далеко: необходимы экспериментальные проверки и адаптация идей к реальным устройствам. Однако полученные результаты открывают путь к созданию более надежных квантовых технологий, которые в будущем могут повлиять на фармацевтику, финансы и промышленность.
Ранее астрономы впервые в деталях увидели «пробуждение» черной дыры.