Naukowcy osiągają symetrię odwrócenia czasu dzięki nadprzewodnikowi Kagome

Zespół z Instytutu Paula Scherrera (PSI) w Szwajcarii dokonał przełomu dzięki nadprzewodnikowi Kagome (RbV3Sb5), który wykazuje pękanie symetrii odwrócenia czasu (TRS) w temperaturze 175 kelwinów (-98°C lub -144,67°F). . Ta rekordowa temperatura sugeruje obiecujący rozwój systemów kwantowych, które zazwyczaj wymagają bardzo niskich temperatur, aby zapobiec zakłóceniom powodowanym przez energię cieplną. Naukowcy są przekonani, że wysokotemperaturowe rozbicie TRS w RbV3Sb5 może zmniejszyć zapotrzebowanie na energię technologii kwantowej, potencjalnie przyspieszając jej przyjęcie.

Zrozumienie symetrii odwrócenia czasu w technologii kwantowej

TRS implikuje, że podstawowe prawa pozostają takie same, gdy czas płynie wstecz w fizyce. Jednak w materiałach takich jak RbV3Sb5 TRS jest uszkodzony, co prowadzi do unikalnych stanów kwantowych, które stanowią wyzwanie, ale są niezbędne do opracowania zaawansowanych urządzeń kwantowych. Te niezwykłe stany powodują, że materiał zachowuje się odmiennie w zależności od kierunku czasu, a jest to cecha, którą można manipulować w celu zwiększenia kontroli nad układami kwantowymi.

Według badanie autorów ten nadprzewodnik Kagome utrzymuje nadprzewodnictwo na poziomie około dwóch Kelvinów, ale może wytrzymać stany kwantowe łamiące TRS w znacznie wyższych temperaturach, co zwiększa jego przydatność do zastosowań w świecie rzeczywistym. Badacze z PSI, w tym Mahir Dzambegovic, zwrócili uwagę na stan uporządkowania ładunku materiału, w którym elektrony tworzą zorganizowany wzór, wytwarzając efekt magnetyczny, który rozbija TRS przy -54,67°F.

Implikacje dla przyszłych systemów kwantowych

Odkrycie pękania TRS w takich temperaturach ma istotne implikacje dla obliczeń kwantowych i przechowywania. Według zespołu PSI zdolność do utrzymania tych efektów w wyższych temperaturach może sprawić, że technologie kwantowe staną się bardziej wykonalne poza warunkami laboratoryjnymi. Warto zauważyć, że właściwości RbV3Sb5 polegające na łamaniu TRS można regulować, a efekty różnią się w zależności od głębokości materiału, od powierzchni do rdzenia.

Oczekuje się, że przyszłe badania pozwolą na dalsze zbadanie możliwości przestrajania nadprzewodników Kagome, szczególnie koncentrując się na wzajemnym oddziaływaniu między nadprzewodnictwem a efektami przerywania TRS w RbV3Sb5. Badanie opublikowane w Nature Communications stanowi krok w kierunku opracowania praktycznych urządzeń kwantowych zdolnych do pracy w bardziej energooszczędnych warunkach.