Ученые обнаружили новое квантовое состояние материи, которое связывает две важные области физики, которые прежде изучались отдельно друг от друга. Открытие может стать прорывом в квантовых вычислениях, сенсорных технологиях и материаловедении.
Международная команда физиков под руководством профессора Цимяо Си из Университета Райса объединила в своей новой работе квантовую критичность и электронную топологию. Квантовая критичность — это состояние, при котором электроны колеблются между разными фазами, подобно воде на грани замерзания или кипения. Топология описывает особую форму квантовой организации, связанную с волновыми свойствами электронов. Топологические состояния отличаются устойчивыми завихрениями в волновой природе электронов, которые сохраняются даже если структура материала меняется.
До сих пор эти явления считались несовместимыми. Топологические эффекты наблюдались в материалах со слабым взаимодействием электронов, тогда как квантовая критичность проявлялась в системах с сильными корреляциями. Ученые решили проверить, можно ли преодолеть это разделение.
«Это фундаментальный шаг вперед, — говорит Цимяо Си. — Наша работа показывает, что мощные квантовые эффекты могут объединяться, создавая нечто совершенно новое, что может определить будущее квантовой науки».
Физики разработали теоретическую модель, которая предсказывает поведение электронов под воздействием одновременно сильных взаимодействий и топологических эффектов. Результат оказался неожиданным: оказалось, что квантовая критичность сама по себе способна порождать топологическое поведение.
Источник: hi-tech.mail.ru