Науковці з Каліфорнійського університету в Ірвайні виявили новий стан квантової матерії, який може змінити підхід до створення енергоефективних технологій та відкрити перспективи для використання електроніки в екстремальних умовах космосу. Відкриття опубліковане у журналі Physical Review Letters і вже привернуло увагу завдяки унікальним властивостям цього стану.
За словами професора фізики та астрономії Луїса А. Хаурегі, нову фазу можна порівняти зі зміною агрегатних станів води, яка переходить із рідини в лід чи пару. Проте на відміну від звичних прикладів, тут ідеться про електрони та їхні «партнери» — носії позитивного заряду, відомі як дірки. Вони утворюють нестандартні структури — екситони, які виявили дивовижну властивість: електрони та дірки обертаються в одному напрямку. Дослідники зазначають, що якби цей стан можна було «побачити», він випромінював би яскраве світло високої частоти.
Експериментальні умови для фіксації цього феномена були створені за допомогою матеріалу гафній пентателуриду, синтезованого в лабораторії UC Irvine. Щоб виявити квантову фазу, матеріал піддали дії надпотужного магнітного поля силою до 70 тесла в Національній лабораторії Лос-Аламос у Нью-Мексико. Для порівняння, звичайний магніт холодильника має напруженість приблизно 0,1 тесла. Саме за цих умов було зафіксовано різке падіння електропровідності, що свідчило про перехід матеріалу у новий стан.
Хаурегі пояснює, що значення відкриття полягає у можливості використання спіну, а не електричного заряду для передачі сигналів. Це відкриває шлях до створення нового покоління енергоефективних технологій, зокрема у сфері спінтроніки та квантових пристроїв. Унікальність полягає також у тому, що ця квантова матерія не реагує на радіаційне випромінювання, роблячи її перспективним матеріалом для космічних місій.
У світлі планів компаній на кшталт SpaceX щодо пілотованих польотів на Марс, питання надійності обчислювальних систем набуває першорядного значення. Сучасна електроніка надзвичайно вразлива до радіаційного середовища космосу, тоді як нововідкрита квантова фаза здатна працювати стабільно навіть у таких умовах.
Науковці наголошують, що повний спектр можливостей, які відкриває це відкриття, ще належить з’ясувати. Проте вже зараз зрозуміло, що воно може стати фундаментом для нових рішень у квантових технологіях і космічній інженерії.