สถานะของสสารที่แปลกประหลาดนี้เรียกว่าของเหลวสปินควอนตัม และตรงกันข้ามกับชื่อนั้น ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับของเหลวในชีวิตประจำวันอย่างน้ำ แต่เป็นเรื่องเกี่ยวกับแม่เหล็กที่ไม่เคยหยุดนิ่งและวิธีที่อิเล็กตรอนในตัวมันหมุน ในแม่เหล็กทั่วไป เมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่าอุณหภูมิที่กำหนด อิเล็กตรอนจะเสถียรและก่อตัวเป็นชิ้นแข็งของสสารที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก ในของเหลวสปินควอนตัม อิเล็กตรอนจะไม่เสถียรเมื่อถูกทำให้เย็นลง ไม่ก่อตัวเป็นของแข็ง และมีการเปลี่ยนแปลงและผันผวนอย่างต่อเนื่อง (เหมือนของเหลว) ในสถานะควอนตัมที่พัวพันกันมากที่สุดเท่าที่เคยมีมา

คุณสมบัติที่แตกต่างกันของของเหลวสปินควอนตัมมีการใช้งานที่น่าสนใจซึ่งสามารถนำไปใช้เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีควอนตัมได้ เช่น ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงและคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่ปัญหาเกี่ยวกับสถานะของสสารนี้ก็คือการมีอยู่ของมันเอง ไม่มีใครเคยเห็นมัน อย่างน้อย มันก็เป็นอย่างนั้นมาเกือบ 50 ปีแล้ว

วันนี้ ทีมนักฟิสิกส์ที่นำโดยฮาร์วาร์ดกล่าวว่าในที่สุดพวกเขาก็ได้บันทึกการทดลองเกี่ยวกับสถานะของสสารที่แปลกใหม่ซึ่งเป็นที่ต้องการมานาน งานนี้ได้อธิบายไว้ในผลการศึกษาใหม่ในวารสารScienceและเป็นก้าวสำคัญสู่ความสามารถในการสร้างสถานะที่เข้าใจยากนี้ตามความต้องการและเพื่อให้ได้มาซึ่งความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติลึกลับของมัน

Mikhail Lukin ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ George Vasmer Leverett ผู้อำนวยการร่วมของ Harvard Quantum Initiative (HQI) และหนึ่งในผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าวว่า "มันเป็นช่วงเวลาที่พิเศษมากในสาขานี้" "คุณสามารถสัมผัส สะกิด และแหย่ในสภาพที่แปลกใหม่นี้ และจัดการมันเพื่อทำความเข้าใจคุณสมบัติของมัน …มันเป็นสถานะใหม่ของเรื่องที่ผู้คนไม่เคยสังเกตมาก่อน"

การเรียนรู้จากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ครั้งนี้อาจนำไปสู่ความก้าวหน้าในการออกแบบวัสดุและเทคโนโลยีควอนตัมที่ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คุณสมบัติแปลกใหม่จากของเหลวสปินควอนตัมอาจเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างบิตควอนตัมที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นหรือที่เรียกว่าทอพอโลยี qubits ซึ่งคาดว่าจะทนต่อเสียงรบกวนและการรบกวนจากภายนอก

"นั่นคือความฝันในการคำนวณควอนตัม" Giulia Semeghini นักวิจัยดุษฎีบัณฑิตใน Harvard-Max Planck Quantum Optics Center และผู้เขียนนำการศึกษากล่าว "การเรียนรู้วิธีสร้างและใช้ qubits ทอพอโลยีดังกล่าวจะเป็นก้าวสำคัญในการทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชื่อถือได้"

ทีมวิจัยได้เริ่มสังเกตสถานะของสสารที่มีลักษณะเหมือนของเหลวนี้โดยใช้โปรแกรมจำลองควอนตัมที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งห้องแล็บซึ่งพัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี 2017 เครื่องจำลองนี้เป็นคอมพิวเตอร์ควอนตัมชนิดพิเศษที่ช่วยให้นักวิจัยสามารถสร้างรูปร่างที่ตั้งโปรแกรมได้ เช่น สี่เหลี่ยม รังผึ้ง หรือสามเหลี่ยม ตาข่ายเพื่อสร้างปฏิสัมพันธ์และความพัวพันที่แตกต่างกันระหว่างอะตอมที่เย็นจัด ใช้เพื่อศึกษากระบวนการควอนตัมที่ซับซ้อน

แนวคิดในการใช้เครื่องจำลองควอนตัมคือการสามารถทำซ้ำฟิสิกส์จุลภาคแบบเดียวกับที่พบในระบบสสารควบแน่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งด้วยความอิสระที่ความสามารถในการตั้งโปรแกรมของระบบอนุญาต

"คุณสามารถแยกอะตอมออกจากกันเท่าที่ต้องการ คุณสามารถเปลี่ยนความถี่ของแสงเลเซอร์ได้ คุณสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์ของธรรมชาติได้อย่างแท้จริงในแบบที่คุณไม่เคยพบมาก่อนในวัสดุที่มีการศึกษาสิ่งเหล่านี้มาก่อน" Subir Sachdev ผู้ร่วมวิจัยด้านการศึกษา ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ของ Herchel Smith และ Maureen และ John Hendricks ศาสตราจารย์พิเศษประจำสถาบันเพื่อการศึกษาขั้นสูงกล่าว "ที่นี่ คุณสามารถดูแต่ละอะตอม และดูสิ่งที่มันทำ"

ในแม่เหล็กทั่วไป อิเล็กตรอนหมุนชี้ขึ้นหรือลงในรูปแบบปกติบางอย่าง ตัวอย่างเช่น ในแม่เหล็กติดตู้เย็นประจำวัน การหมุนทั้งหมดจะชี้ไปในทิศทางเดียวกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการหมุนมักจะทำงานในรูปแบบกล่องกาเครื่องหมายและสามารถจับคู่ได้เพื่อให้สามารถชี้ไปในทิศทางเดียวกันหรือสลับกันโดยรักษาลำดับที่แน่นอน

ของเหลวสปินควอนตัมไม่แสดงลำดับแม่เหล็กนั้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากมีการเพิ่มการหมุนครั้งที่สามโดยเปลี่ยนรูปแบบกล่องกาเครื่องหมายเป็นรูปแบบสามเหลี่ยม ในขณะที่คู่หนึ่งสามารถทรงตัวได้ในทิศทางเดียวหรืออีกทางหนึ่งเสมอ ในรูปสามเหลี่ยม การหมุนรอบที่สามจะเป็นอิเล็กตรอนที่คี่ออกมาเสมอ สิ่งนี้ทำให้แม่เหล็ก "ผิดหวัง" ซึ่งอิเล็กตรอนหมุนไม่สามารถเสถียรในทิศทางเดียว

Semeghini กล่าวว่า "โดยพื้นฐานแล้วพวกมันอยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกันในเวลาเดียวกันและมีความเป็นไปได้บางอย่าง "นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการซ้อนทับควอนตัม"

นักวิทยาศาสตร์ของฮาร์วาร์ดใช้เครื่องจำลองนี้เพื่อสร้างรูปแบบโครงตาข่ายที่ผิดหวัง โดยวางอะตอมไว้ที่นั่นเพื่อโต้ตอบและพัวพัน นักวิจัยสามารถวัดและวิเคราะห์สตริงที่เชื่อมต่ออะตอมหลังจากที่โครงสร้างทั้งหมดพันกัน การมีอยู่และการวิเคราะห์สตริงเหล่านั้น ซึ่งเรียกว่าสตริงทอพอโลยี แสดงว่าสหสัมพันธ์ควอนตัมกำลังเกิดขึ้น และสถานะของเหลวสปินควอนตัมของสสารได้เกิดขึ้น

งานนี้สร้างขึ้นจากการคาดการณ์ทางทฤษฎีก่อนหน้านี้ของ Sachdev และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเขา Rhine Samajdar และข้อเสนอเฉพาะโดย Ashvin Vishwanah ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ของ Harvard และ Ruben Verresen เพื่อนร่วมงานดุษฎีบัณฑิต HQI การทดลองทำร่วมกับห้องปฏิบัติการของ Markus Griener ผู้อำนวยการร่วมของ Max Planck-Harvard Research Center for Quantum Optics และ George Vasmer Leverett ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ และนักวิทยาศาสตร์จาก University of Innsbruck และ QuEra Computing ในบอสตัน

Verresen กล่าวว่า "การสลับไปมาระหว่างทฤษฎีกับการทดลองเป็นสิ่งที่กระตุ้นอย่างมาก "มันเป็นช่วงเวลาที่สวยงามเมื่อถ่ายภาพอะตอมและการกำหนดค่าหรี่ไฟที่คาดการณ์ไว้จ้องหน้าเรา มันปลอดภัยที่จะบอกว่าเราไม่ได้คาดหวังว่าข้อเสนอของเราจะได้รับการยอมรับภายในเวลาไม่กี่เดือน"

หลังจากยืนยันการมีอยู่ของของเหลวหมุนควอนตัมแล้ว นักวิจัยได้หันมาใช้สถานะของสสารนี้ที่เป็นไปได้เพื่อสร้างคิวบิตที่มีประสิทธิภาพ พวกเขาทำการทดสอบการพิสูจน์แนวคิดที่แสดงให้เห็นว่าวันหนึ่งอาจเป็นไปได้ที่จะสร้างบิตควอนตัมเหล่านี้โดยการวางของเหลวสปินควอนตัมในอาร์เรย์เรขาคณิตพิเศษโดยใช้เครื่องจำลอง

นักวิจัยวางแผนที่จะใช้เครื่องจำลองควอนตัมที่ตั้งโปรแกรมได้เพื่อตรวจสอบของเหลวสปินของควอนตัมต่อไปและวิธีที่สามารถใช้เพื่อสร้าง qubits ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ท้ายที่สุดแล้ว Qubits เป็นหน่วยการสร้างพื้นฐานที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมทำงานและเป็นแหล่งที่มาของพลังการประมวลผลมหาศาล

"เราแสดงขั้นตอนแรกสุดในการสร้าง qubit ทอพอโลยี แต่เรายังต้องแสดงให้เห็นว่าคุณสามารถเข้ารหัสและจัดการได้อย่างไร" Semeghini กล่าว "ตอนนี้มีอะไรให้สำรวจอีกมาก"สล็อตออนไลน์ 918kiss