В странных квазичастицах нашли пользу для компьютеров будущего

Группа исследователей из Университета Брауна показала новый метод обнаружения и изучения энионов — квазичастиц, которые могут быть использованы в работе с квантовыми компьютерами.

В исследовании, опубликованном в журнале Physical Review Letters, группа ученых описывает способы изучения энионов (anyons) путем измерения их свойства передавать тепло. В то время как другие ученые исследуют эти частицы с помощью электрического заряда, новый метод позволяет исследователям изучать квазичастицы даже в непроводящих материалах, пишет SciTechDaily. Это важно, так как непроводящие системы имеют гораздо менее строгие требования к температуре, что делает их более практичным вариантом для квантовых вычислений.

«У нас уже были прекрасные способы исследовать энионы с помощью заряда, но всегда оставался вопрос: как обнаружить квазичастицы в изолирующих системах, которые могут быть полезны в так называемых топологических квантовых вычислениях, говорит Дмитрий Фельдман, профессор физики из Брауна и соавтор исследования. — Мы доказали, что это можно сделать, используя теплопроводность. По сути, это универсальный тест для энионов».

Энионы представляют интерес, так как они не следуют тем же правилам, что и стандартные частицы в трехмерном мире. 

Возможный вид энионов. Фото: scitechdaily.com

В трех измерениях существует только два основных типа частиц: бозоны и фермионы. Бозоны следуют так называемой статистике Бозе-Эйнштейна, а фермионы следуют статистике Ферми-Дирака. Если один бозон вращается вокруг другого в квантовой системе, волновая функция частицы (уравнение, полностью описывающее ее квантовое состояние) не изменяется. Если фермион вращается вокруг другого фермиона, значение фазы его волновой функции меняется с положительного целого на отрицательное. Если он снова движется по орбите, волновая функция возвращается в исходное состояние.

Энионы, которые возникают только в системах, ограниченных двумя измерениями, не следуют ни одному правилу. Когда одна квазичастица вращается вокруг другой, ее волновая функция изменяется на некоторую долю целого числа. И другая орбита не обязательно восстанавливает исходное значение волновой функции. Вместо этого появляется новое значение почти как если бы частица сохранила память о своих взаимодействиях с другой частицей, даже если она вернулась туда, откуда «пришла» изначально.

Память о прошлых взаимодействиях может использоваться для надежного кодирования информации. Именно поэтому энионы являются интересными инструментами для квантовых вычислений, от которых зависит работа компьютеров будущего, созданных на основе правил квантовой механики.

Посмотрите на самые лучшие гаджеты, технологии и изобретения 2021 года по версии Time:

Это тоже интересно:

Хотите получать первыми новости из будущего — жмите на кнопку подписки
Обзоры новинок
Подробности о главных премьерах
Обнаружили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter.
Подпишитесь на нас