Команда італійських дослідників здійснила наукове відкриття, перетворивши світло на "супертвердий стан" – квантовий стан матерії, що поєднує властивості твердого тіла та рідини. Це досягнення, опубліковане у березні 2025 року, відкриває шлях до нових потенційних застосувань у квантових та фотонних технологіях.
Традиційно супертверді стани отримують шляхом охолодження атомів до температур, близьких до абсолютного нуля. Однак нове дослідження продемонструвало можливість створення супертвердого стану шляхом маніпуляцій зі самим світлом. Дослідники використали напівпровідник, що складається з алюмінію та арсеніду галію, структурований за допомогою візерунка вузьких канавок. Проєктуючи лазерний промінь на цей матеріал, вони генерували квазічастинки, відомі як "поляритони", що виникають внаслідок взаємодії фотонів та екситонів у напівпровіднику. Ці поляритони були обмежені мікроскопічною структурою, що спонукало їх до спонтанної організації у кристалічну структуру, зберігаючи при цьому надплинні властивості.
Реалізація цього експерименту вимагала надзвичайно точних вимірювань для підтвердження того, що отриманий матеріал демонстрував як жорсткість твердого тіла, так і плинність надплинної рідини без в'язкості. Дослідникам довелося точно охарактеризувати модуляцію густини поляритонного стану, виявляючи незначні відхилення у кілька тисячних часток. Ця точність дозволила спостерігати "злам трансляційної симетрії" – фізичне явище, що позначає перехід від однорідного стану до впорядкованого, характерного для кристалічного твердого тіла.
Цей прорив відкриває двері для нових потенційних застосувань у квантових та фотонних технологіях. Наприклад, створення більш ефективних освітлювальних пристроїв, безфрикційних мастильних матеріалів або нейроморфних комп'ютерів. Крім того, це відкриття може стимулювати прогрес у галузях надпровідників, квантових обчислень і навіть розробки безфрикційних мастильних матеріалів. Дослідження підтримано проєктами Q-ONE та PolArt, що фінансуються Європейським Союзом, і опубліковане у журналі "Nature".
Цей прорив демонструє, що складні квантові явища, які колись вважалися теоретичними, можуть бути експериментально реалізовані, відкриваючи нові перспективи для науки і технологій. Зокрема, дослідження, проведені в Університеті Падуї, відіграли ключову роль у розумінні поведінки конденсованих систем, що може мати далекосяжні наслідки для розробки нових матеріалів з унікальними властивостями.