Ученые подтвердили возможность существования уникального квантового состояния в трехмерном пространстве, что позволяет преодолеть устоявшиеся взгляды на пределы квантовой физики и открывает новые горизонты для исследований.
Существуют особые категории состояний материи, которые не могут быть объяснены стандартной моделью нарушения симметрии. Эти состояния именуются квантовым порядком. Среди них выделяется топологический порядок, который определяется дальними квантово-механическими взаимодействиями между всеми частицами системы, характерной геометрией и повышенной устойчивостью к небольшим возмущениям, сообщает Phys.org.
Как правило, топологические фазы наблюдаются только при очень низких температурах, близких к абсолютному нулю, поскольку любое увеличение температуры быстро разрушает тонкие взаимосвязи, поддерживающие систему. Недавнее исследование описывает уникальный случай: новый тип трехмерной топологической фазы вещества, который проявляет феномен двухформной симметрии даже при положительных температурах. Он получил название «фермионный торический код».
Симметрии, присущие различным материалам, отражают их фундаментальные свойства. Например, жидкости демонстрируют непрерывную трансляционную симметрию, в то время как твердые тела обладают дискретной симметрией, обусловленной их кристаллической структурой. Топологически необычные фазы материи связаны с экзотическими формами симметрии, сигнализирующими о высокой запутанности системы.
Исследователи описали модель трехмерной системы, обладающей аномальной симметрией при ненулевой температуре. Основой этой модели стал известный торический код, который активно применяется в технологиях квантовой коррекции ошибок и топологических квантовых вычислениях. По мнению ученых, данная система сохраняет необходимую симметрию даже при нагреве, продолжая оставаться сильно запутанной в низших энергетических состояниях. Это открытие стало настоящей неожиданностью, так как ранее полагалось, что подобные явления характерны только для четырехмерных пространств.
Таким образом, впервые подтверждена реальность существования уникального квантового состояния материи, которое потенциально может быть использовано на практике. Следующий шаг для ученых — это перевод теоретической модели в практическую плоскость. Параллельно разрабатываются точные методы диагностики, позволяющие удостовериться в правильности полученных результатов и достижении необходимой квантовой фазы.
Тем временем российские ученые создали сплав с аномально высокой памятью формы.
Фото: hi-tech.mail.ru