Фізики здійснили революційне відкриття нової фази квантової матерії, яка характеризується незвичайними електронно-дірковими парами. Виняткова стійкість цього матеріалу до радіації відкриває перспективи для значних проривів у сфері квантових технологій та створення комп’ютерів майбутнього, придатних для використання в екстремальних умовах космосу.

Цей новаторський крок у фундаментальній фізиці, детально описаний на scitechdaily, обіцяє революцію в сучасних технологіях.

Команда вчених з Каліфорнійського університету в Ірвайні (США) ідентифікувала раніше невідомий квантовий стан. За оцінками дослідників, це відкриття може стати ключовим для розробки комп’ютерів, здатних до самостійної перезарядки та витримувати екстремальні умови космічних досліджень. Його стійкість до радіації робить цей матеріал особливо цінним для майбутніх космічних місій.

«Це схоже на те, як вода може існувати в різних станах: рідкому, твердому (лід) чи газоподібному (пара)», — пояснює професор фізики й астрономії Луїс А. Хаурегі, провідний автор дослідження, опублікованого в журналі Physical Review Letters. «Ми мали теоретичні передумови, але ніколи раніше не спостерігали цього експериментально».

Ця нова фаза поведінки матерії нагадує рідину, утворену з електронів та «дірок» (відсутність електронів), які спонтанно формують екзотичні структури, відомі як екситони. Особливістю є те, що й електрони, і дірки обертаються в одному напрямку. «Це абсолютно унікальне явище», — підкреслив Хаурегі. «Якби ми могли відчути цю матерію, вона б світилася яскравим, високочастотним світлом».

Матеріали та умови експерименту

Дослідники виявили цю фазу в матеріалі, розробленому в Каліфорнійському університеті в Ірвайні доктором Цзінью Лю. Існування нового квантового стану було підтверджено за допомогою потужних магнітних полів у Національній лабораторії Лос-Аламоса (LANL) у Нью-Мексико.

«Це ключовий фактор для забезпечення довготривалої роботи комп’ютерів у космосі», — зазначає Луїс Хаурегі.

Для досягнення цього незвичайного квантового стану, вчені піддали пентателурид гафнію дії магнітного поля силою до 70 Тесла (значно перевищуючи силу магніту на холодильник, який становить близько 0,1 Тесла). В таких умовах матеріал продемонстрував трансформацію у нову квантову фазу.

Значення для майбутніх технологій

Професор Хаурегі пояснив, що застосування магнітного поля призвело до різкого зниження провідності матеріалу, що свідчить про його перехід у новий квантовий стан. «Це відкриття має величезне значення, оскільки воно може уможливити передачу сигналів за допомогою спіну, а не електричного заряду. Це відкриває шлях до енергоефективних технологій, таких як спінтроніка та квантові пристрої», — повідомив він.

На відміну від традиційних матеріалів, що використовуються в сучасній електроніці, ця нова квантова матерія демонструє стійкість до радіаційного впливу, що робить її ідеальним кандидатом для космічних подорожей і виробництва стійкої електроніки.

«Це може бути надзвичайно корисним для космічних місій», — повторив Хаурегі. Ця технологія може стати вирішальною для компаній, таких як SpaceX, які планують пілотовані польоти на Марс, адже для таких місій критично важливі комп’ютери, здатні витримувати тривалий вплив радіації.

«Потенціал цього відкриття ще повністю не вивчений», — додав Хаурегі.

Нагадаємо, раніше вчені виявили нову природу чорних дір, що може бути початком нового космічного процесу. Деталі дослідження щодо чорних дір.