Ученые открыли новое состояние квантовой материи с потенциалом для радиационно-стойких технологий

Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне (UC Irvine) экспериментально обнаружили новое состояние квантовой материи, которое ранее существовало только в теории. Это открытие, опубликованное в журнале Physical Review Letters, может привести к созданию технологий следующего поколения, включая компьютеры, способные надежно работать при низком энергопотреблении и выдерживать суровые условия космического пространства.

Новое состояние материи было зафиксировано в материале под названием пентателлурид гафния (hafnium pentatelluride) при воздействии экстремально сильных магнитных полей, достигающих 70 тесла. В этих условиях электроны и их положительно заряженные аналоги, называемые дырками, объединяются, образуя пары, известные как экситоны. Особенностью этого состояния является то, что электроны и дырки вращаются в одном направлении, что является беспрецедентным явлением. Эта «экситонная жидкость» ведет себя как когерентная материя, подобно сверхтекучей жидкости, но на уровне квантовых частиц.

Открытие имеет значительные технологические перспективы, особенно в области спинтроники, которая стремится использовать спин электрона, а не его заряд, для передачи информации. Это может привести к созданию устройств, которые будут быстрее, компактнее и значительно более энергоэффективными, чем современные электронные схемы. Что еще более важно, новое состояние материи демонстрирует устойчивость к радиации — серьезной проблеме при освоении космоса. Этот материал, по всей видимости, способен выдерживать космическое излучение без потери функциональности, что позволит создавать автономные и долговечные компьютеры для амбициозных космических миссий, включая полеты к Марсу.

Хотя данное состояние материи наблюдается в лабораторных условиях при экстремальных параметрах, которые сложно воспроизвести в промышленных масштабах, это лишь первые шаги. Подобные открытия в фундаментальной физике часто закладывают основу для будущих революций. Исследования экзотических материалов остаются плодородной почвой для прорывов не только в области вычислений, но и в энергетике, коммуникациях и освоении космоса.