Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе сообщили о важном шаге в развитии технологий квантовых вычислений и точного измерения. Это стало возможным благодаря созданию нового типа временного квазикристалла – особой формы материи, способной совершать устойчивые колебания по заданному циклу практически без энергозатрат.
Для получения такой структуры ученые использовали миллиметровый фрагмент алмаза, обработав его высокоэнергетическими азотными лучами. Это позволило сформировать в кристаллической решетке алмаза микроскопические дефекты – вакансии. Именно они стали основой стабильного временного квазикристалла, способного хранить квантовую информацию.
По словам одного из авторов исследования физика Чонга Зу, временные квазикристаллы схожи с традиционными кристаллами, такими как кварц или алмаз, но с принципиальным отличием – их структура периодически повторяется не только в пространстве, но и во времени. Иными словами, состояние этих квазикристаллов изменяется циклически с высокой регулярностью. На практике исследователи уже зафиксировали сотни стабильных колебаний, а в теории такие процессы могут продолжаться неопределенно долго. Зу сравнивает поведение этих структур с часами, которые не требуют внешнего источника энергии.
Как уточняет еще один автор работы аспирант Гуангхуи Хе, временные квазикристаллы обладают высокой степенью упорядоченности, но не следуют строгим симметриям. Это делает их перспективными для использования в квантовых датчиках, способных точно измерять магнитные поля и другие параметры без подзарядки. Также они могут найти применение в сверхточных часах и новых типах квантовой памяти, где важны стабильность и минимальные потери энергии.
Таким образом, это исследование приближает развитие вычислительных систем будущего – квантовых суперкомпьютеров и энергоэффективных технологий хранения данных.
