Fyzikové z Institute for Quantum Information and Matter při Caltechu objevili první trojrozměrný kvantový tekutý krystal – nový stav hmoty, který by jednoho dne mohl najít své uplatnění při konstrukci kvantových počítačů.
„Odhalili jsme existenci zásadně nového stavu hmoty, který lze považovat za kvantový analog tekutého krystalu,“ uvedl David Hsieh z Caltechu. „V zásadě mohou existovat četné třídy takových kvantových krystalů a proto je naše zjištění nejspíš jen špičkou ledovce.“
3D kvantové tekuté krystaly by mj. mohly posloužit jako prekurzory topologických supravodičů. Ty řeší problém extrémní křehkosti kvantových prvků, který znesnaďnuje stavbu kvantového počítače.
Tekuté krystaly spadají někam mezi kapaliny a pevné látky – jsou slouženy z volně proudících molekul (jako kapaliny), ale všechny tyto molekuly jsou orientovány stejným směrem (jako v případě pevných látek). V přírodě se vyskytují například v buněčných membránách.
V kvantovém tekutém krystalu se elektrony chovají coby molekuly v klasických kapalných krystalech. To znamená, že se pohybují volně, ale mají preferovaný směr toku. První takový krystal byl popsán v roce 1999, ale měl jen dva rozměry
2D kvantové krystaly se chovají velmi zvláštním způsobem. Jejich elektrony jako by se společně rozhodly, že budou proudit raději podél osy X, než osy Y – přestože není nic, co by jeden směr od druhého odlišovalo. 3D verze je ovšem ještě bizarnější. Nejenže elektrony dělají rozdíly mezi osami X,Y a Z, ale v závislosti na tom, zda proudí podél dané osy vpřed či vzad, mají různé magnetické vlastnosti.
„Běh elektrického proudu těmito materiály je transformuje z nemagnetů na magnety, což je velmi neobvyklé. A co více, v každém možném směru toku proudu se mění magnetická síla a magnetická orientace. Fyzikové říkají, že elektrony 'porušují symetrii' mřížky,“ vysvětlil Hsieh.
Zdroj: Caltech
