Ученые нашли возможную основу суперкомпьютеров будущего
06 октября 2020 13:28

Ученые нашли возможную основу суперкомпьютеров будущего

Исследователям удалось найти доказательства существования квантовой спиновой жидкости

Используя новейшую технику, ученые, работающие в Национальной лаборатории Университета штата Флорида, нашли доказательства существования квантовой спиновой жидкости, состояния вещества, которое может стать строительным блоком для квантовых компьютеров будущего.

Спи́новая жидкость — одно из магнитных состояний вещества, наряду с ферромагнетизмом и антиферромагнетизмом. Обусловлено «жидким» поведением спинов, собственных моментов импульсов элементарных частиц при низких температурах. Возмущение спинов происходит вплоть до самых низких температур – Wikipedia.

Исследователи обнаружили необычное поведение при изучении так называемых электронных спинов в соединении трихлорида рутения. Их выводы, опубликованные сегодня в журнале Nature Physics, показывают, что спины электронов взаимодействуют через материал, эффективно снижая общую энергию. Этот тип поведения - совместимый с квантовой спиновой жидкостью - был обнаружен в трихлориде рутения при высоких температурах и в сильных магнитных полях.

Теория спиновых жидкостей, впервые представленная в 1973 году, остается загадкой. Несмотря на то, что некоторые материалы демонстрируют многообещающие признаки наличия такого состояния, окончательно подтвердить его существование чрезвычайно сложно. Тем не менее, тема вызывает большой интерес среди ученых, считающих что спиновая жидкость может быть успешно использована в будущих квантовых приборах.

«Данное исследование убедительно подтверждает, что трихлорид рутения является спиновой жидкостью», - сказал физик Ким Модич, доцент Института науки и технологий Австрии. «Я думаю, что наша научная статья дает свежий взгляд на трихлорид рутения и демонстрирует новый способ поиска сигнатур спиновых жидкостей», -добавил он.

На протяжении десятилетий физики всесторонне изучали заряд электрона, переносящего электричество, открывая новые пути для достижений в электронике, энергетике и других областях. Но у электронов также есть свойство, называемое спином. Ученые также хотят научиться использовать спиновой аспект электронов в новейших высоких технологиях, однако универсальное поведение спинов еще полностью не изучено.

Проще говоря, электроны можно представить как вращающиеся вокруг оси, например игрушечного волчка, в определенном направлении. В магнитных материалах эти спины (вращения) выровнены друг с другом в одном или противоположных направлениях. Такое поведение, называемое магнитным упорядочением, может быть вызвано или подавлено температурой или магнитным полем. Как только магнитный порядок будет подавлен, могут возникнуть новые состояния вещества, такие как квантовые спиновые жидкости.

По словам Модича, открытие стало возможным благодаря новой методике под названием резонансная торсионная магнитометрия, которая точно измеряет поведение электронных спинов в сильных магнитных полях и может привести ко многим другим новым открытиям в области магнитных материалов.

«У нас действительно нет методик или аналитического оборудования для изучения возбуждений электронных спинов, как это есть у систем заряда», - сказал Модич. «Существующие методы обычно требуют большой выборки, которая может быть недоступна. Наша методика очень чувствительна и работает с крошечными, деликатными образцами. Это может изменить «правила игры» в этой области исследований».

«Прелесть нашего подхода в том, что это относительно простая установка, которая позволила нам проводить измерения как в резистивном магните мощностью 35 тесла, так и в магните импульсного поля мощностью 65 тесла», -добавил ученый.

Следующим шагом в исследовании будет тестирование метода в импульсном магните мощностью в 100 тесла.

«Такой высокий уровень магнитного поля должен позволить нам непосредственно наблюдать подавление состояния спиновой жидкости, что поможет нам узнать еще больше о внутренней работе этого соединения», - подчеркнули ученые.

Считается, что спиновая жидкость может стать одной из основ при создании квантовых суперкомпьютеров будущего, которые вполне могут ознаменовать появление новой технологической эпохи.

Перед президентскими выборами в США на Землю может упасть астероид
Перед президентскими выборами в США на Землю может упасть астероид
Космическое тело размером с холодильник несется к нашей планете со скоростью более 40 тыс. километров в час.
20.10.2020
Наука
Зептосекунда: ученые измерили самый короткий отрезок времени
Зептосекунда: ученые измерили самый короткий отрезок времени
Ранее кратчайший промежуток измерялся в фемтосекундах
19.10.2020
Наука
На Венере найден еще один признак жизни
На Венере найден еще один признак жизни
Астрофизиками была обнаружена простейшая аминокислота, указывающая на наличие жизни в атмосфере планеты.
18.10.2020
Наука
В Словении начали испытывать собственную вакцину от коронавируса
В Словении начали испытывать собственную вакцину от коронавируса
Работа над созданием препарата от COVID-19 в этой европейской стране ведется с мая.
13.10.2020
Наука
Вселенная продолжает «умирать и возрождаться», утверждает лауреат Нобелевской премии
Вселенная продолжает «умирать и возрождаться», утверждает лауреат Нобелевской премии
Роджер Пенроуз утверждает, что наша Вселенная пережила несколько Больших взрывов и что их будет еще больше в будущем
10.10.2020
Наука
В космосе становится слишком тесно, предупреждает генеральный директор Rocket Lab
Статья
В космосе становится слишком тесно, предупреждает генеральный директор Rocket Lab
Исследователи опасаются образования «космической пустоши» из-за столкновения различных обломков космического мусора
09.10.2020
Наука
Американский школьник собрал в домашних условиях действующий ядерный реактор
Американский школьник собрал в домашних условиях действующий ядерный реактор
На это у 12-летнего американца ушло два года.
09.10.2020
Наука
Российский врач назвал главные причины дневной сонливости
Российский врач назвал главные причины дневной сонливости
Причиной дневной сонливости может быть недостаток железа и витаминов D и B.
09.10.2020
Наука
Во второй декаде октября ожидается пятидневная магнитная буря
Во второй декаде октября ожидается пятидневная магнитная буря
Буря будет относиться к классу G1 и усилится к 25 октября.
08.10.2020
Наука
Нобелевская премия по химии присуждена ученым, открывшим инструмент редактирования генов, способный «переписывать код жизни»
Нобелевская премия по химии присуждена ученым, открывшим инструмент редактирования генов, способный «переписывать код жизни»
Генная инженерия способна лечить тяжелые, а в перспективе и наследственные заболевания
07.10.2020
Наука
Скелет тиранозавра ушел с молотка почти за 32 млн долларов
Скелет тиранозавра ушел с молотка почти за 32 млн долларов
Во время аукциона был установлен новый мировой рекорд торгов.
07.10.2020
Наука
Американские астрономы нашли 24 планеты, климат которых комфортнее Земли
Американские астрономы нашли 24 планеты, климат которых комфортнее Земли
Температура и влажность на далеких планетах выше, но климат значительно мягче.
07.10.2020
Наука
Нобелевская премия по физике вручена за открытие черных дыр
Нобелевская премия по физике вручена за открытие черных дыр
Одно из самых загадочных явлений во Вселенной получило заслуженное признание
06.10.2020
Наука
Стали известны лауреаты Нобелевской премии по физике
Стали известны лауреаты Нобелевской премии по физике
Ее присудили трем ученым за исследования черных дыр.
06.10.2020
Наука
Ученые нашли возможную основу суперкомпьютеров будущего
Статья
Ученые нашли возможную основу суперкомпьютеров будущего
Исследователям удалось найти доказательства существования квантовой спиновой жидкости
06.10.2020
Наука
Ученые из Индии изобрели недорогой и быстрый тест на коронавирус
Ученые из Индии изобрели недорогой и быстрый тест на коронавирус
Тест показывает результаты менее чем за час и стоит порядка 7 долларов США.
06.10.2020
Наука
В конце октября Землю вновь накроют магнитные бури
В конце октября Землю вновь накроют магнитные бури
Несколько магнитных бурь разных по мощности будут сменять друг друга в третьей декаде месяца.
06.10.2020
Наука
Японцы заявили о намерении построить завод на Луне
Японцы заявили о намерении построить завод на Луне
Там планируют заниматься производством водородного топлива.
28.09.2020
Наука
Япония профинансирует американский проект по освоению Луны
Япония профинансирует американский проект по освоению Луны
К лунной программе NASA Япония присоединилась в прошлом году.
19.09.2020
Наука
Латиноамериканские ученые предложили лечить коронавирус препаратами из антител лошадей
Латиноамериканские ученые предложили лечить коронавирус препаратами из антител лошадей
Специалисты считают, что такие лекарства будут намного дешевле, чем препараты на основе человеческих антител.
17.09.2020
Наука