Een team natuurkundigen in de Verenigde Staten heeft exotische vormen van materie gecreëerd die onder normale omstandigheden niet bestaan. Ze deden dit door simpelweg een magnetisch veld in de tijd te veranderen.
Het werk, geleid door Cal Poly Physics Department Lecturer Ian Powell en studentonderzoeker Louis Buchalter, is gepubliceerd in Physical Review B. Hun paper heet 'Flux-Switching Floquet Engineering.'
Hoe tijd zelf een hulpmiddel wordt om nieuwe materie te bouwen
Powell en Buchalter bestudeerden hoe materie zich gedraagt op extreem kleine schaal, inclusief atomen, elektronen en fotonen. Ze ontdekten dat wanneer magnetische velden op een gecontroleerde, tijdsafhankelijke manier worden veranderd, ze kwantumtoestanden kunnen genereren die geen statische tegenhanger hebben. Met andere woorden, deze toestanden bestaan niet in materialen die in de tijd onveranderd blijven.
'Het centrale idee is dat nuttige kwantumeigenschappen niet alleen kunnen afhangen van wat een materiaal is, maar ook van hoe het in de tijd wordt aangedreven,' zei Powell. 'In ons geval laten we zien dat het periodiek veranderen van een magnetisch veld aangedreven kwantumfasen kan produceren zonder statische tegenhanger.'
Waarom dit belangrijk is voor kwantumcomputing
Door zorgvuldig te timen hoe magnetische velden worden toegepast, kunnen wetenschappers kwantumsystemen ontwerpen met eigenschappen die stabieler zijn en minder kwetsbaar voor ruis of imperfecties. Deze verstoringen zijn een grote uitdaging in kwantumtechnologie en leiden vaak tot fouten in berekeningen of systeemprestaties.
Powell merkte op dat de meest directe industriële relevantie van de studie ligt bij kwantumcomputing en kwantumsimulatie, en niet bij een specifieke eindgebruikssector in dit stadium. Eventuele impact op gebieden zoals farmaceutica, financiën, productie of lucht- en ruimtevaart zou waarschijnlijk indirect zijn, door bij te dragen aan de langetermijnontwikkeling van betere kwantumtechnologieën.
De bevindingen suggereren nieuwe manieren om deze ongebruikelijke kwantumtoestanden te creëren en te bestuderen in gecontroleerde omgevingen zoals ultrakoude-atomexperimenten. Om richting industrieel gebruik te gaan, zijn de volgende stappen experimentele validatie.
Deze doorbraak suggereert dat de toekomst van kwantumtechnologie niet alleen kan afhangen van waar materialen van gemaakt zijn, maar ook van hoe ze in de tijd worden gemanipuleerd.
