Ein Physikerteam in den USA hat exotische Formen von Materie erschaffen, die unter normalen Bedingungen nicht existieren. Sie taten dies, indem sie einfach ein Magnetfeld über die Zeit veränderten.
Die Arbeit, geleitet von Ian Powell, Dozent am Cal Poly Physics Department, und dem Studentenforscher Louis Buchalter, wurde in Physical Review B veröffentlicht. Ihr Paper trägt den Titel „Flux-Switching Floquet Engineering."
Wie Zeit selbst zu einem Werkzeug für den Bau neuer Materie wird
Powell und Buchalter untersuchten, wie sich Materie auf extrem kleinen Skalen verhält, einschließlich Atomen, Elektronen und Photonen. Sie fanden heraus, dass wenn Magnetfelder auf eine kontrollierte, zeitabhängige Weise verändert werden, sie Quantenzustände erzeugen können, die kein statisches Gegenstück haben. Mit anderen Worten: Diese Zustände existieren nicht in Materialien, die sich über die Zeit nicht verändern.
„Die zentrale Idee ist, dass nützliche Quanteneigenschaften nicht nur davon abhängen können, was ein Material ist, sondern auch davon, wie es zeitlich angetrieben wird“, sagte Powell. „In unserem Fall zeigen wir, dass eine periodische Änderung eines Magnetfelds angetriebene Quantenphasen ohne statisches Gegenstück erzeugen kann."
Warum dies für Quantencomputing wichtig ist
Durch sorgfältige zeitliche Steuerung der Magnetfeldanwendung können Wissenschaftler Quantensysteme mit Eigenschaften entwerfen, die stabiler und weniger anfällig für Rauschen oder Unvollkommenheiten sind. Diese Störungen sind eine große Herausforderung in der Quantentechnologie und führen oft zu Fehlern in Berechnungen oder der Systemleistung.
Powell merkte an, dass die direkteste industrielle Relevanz der Studie für Quantencomputing und Quantensimulation besteht, nicht für einen spezifischen Endanwendungssektor in diesem Stadium. Jegliche eventuelle Auswirkungen auf Bereiche wie Pharmazie, Finanzen, Fertigung oder Luftfahrt wären wahrscheinlich indirekt, indem sie zur langfristigen Entwicklung besserer Quantentechnologien beitragen.
Die Ergebnisse deuten auf neue Wege hin, diese ungewöhnlichen Quantenzustände in kontrollierten Umgebungen wie Experimenten mit ultrakalten Atomen zu erzeugen und zu untersuchen. Um zur industriellen Nutzung zu gelangen, wären die nächsten Schritte experimentelle Validierungen.
Dieser Durchbruch deutet darauf hin, dass die Zukunft der Quantentechnologie nicht nur davon abhängen könnte, woraus Materialien bestehen, sondern wie sie zeitlich manipuliert werden.
