Квантовая загадка: почему материал ведёт себя так, как никто не ожидал

Что, если привычные нам твёрдые, жидкие и газообразные состояния вещества — не предел? Учёные из Калифорнийского университета в Ирвайне (UCI) обнаружили новую квантовую фазу в синтезированном ими материале. Это открытие может революционизировать квантовые вычисления и космические технологии, создав компьютеры, устойчивые к радиации и экстремальным условиям.

Экситоны: странные пары электронов и дырок

Результаты исследования описывают уникальное состояние, где электроны и "дырки" объединяются в пары, формируя экситоны.

"Представьте, что у воды есть четвёртое состояние — не жидкое, не твёрдое и не газообразное. Это нечто совершенно новое, излучающее яркий свет", — объясняет профессор Луис А. Хауреги, ведущий автор работы.

Материал, пентателлурид гафния, созданный Цзиньюй Лю, научным сотрудником лаборатории Хауреги, проявил необычные свойства под воздействием сверхсильных магнитных полей (до 70 тесла).

Почему это важно?

При приложении магнитного поля электропроводность материала резко падает, что указывает на переход в новое квантовое состояние.

"Информация может передаваться не через заряд, а через спин частиц. Это снижает энергопотребление и открывает путь к спинтронике", — отмечает Хауреги.

Но главное — устойчивость к радиации. В отличие от обычных полупроводников, этот материал не деградирует в космосе, что критично для миссий на Марс или дальше.

"Если мы хотим компьютеры для межзвёздных путешествий, они должны выдерживать космические лучи", — подчёркивает учёный.

Кто ещё работал над открытием?

Проект объединил специалистов из UCI и Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL):

• теоретики (Шизенг Лин, Варша Субраманьян) разработали модели.
• экспериментаторы (Лорел Уинтер, Майкл Петтес) провели испытания в экстремальных условиях.

Пока до коммерческого использования далеко, но открытие меняет правила игры.

"Мы не знаем всех возможностей, но это новая территория — и это захватывает", — говорит Хауреги.

С космическими амбициями SpaceX и развитием квантовых технологий пентателлурид гафния может стать ключом к энергоэффективности и космической электронике.