پیشرفت در مگنت‌های توپولوژیکی بالاتر: نمایش حالت کوانتومی جدید

یکی از چالش‌های اصلی که دانشمندان با آن مواجه‌اند تا سیستم‌های کوانتومی را به واقعیت تبدیل کنند، حفاظت از آن‌ها در برابر عوامل محیطی خارجی مانند نوسانات دما، ارتعاشات و تداخلات الکترومغناطیسی است.

این به این دلیل است که هرگاه سیستم‌های کوانتومی با محیط خارجی خود تعامل دارند، ویژگی‌های کوانتومی خود را از دست داده و شروع به رفتار مانند یک سیستم کلاسیک می‌کنند. این پدیده که به آن دکوهرنس می‌گویند، مانع از آن می‌شود که کیوبیت‌ها حالت کوانتومی خود را حفظ کنند.

دکوهرنس یک مانع بزرگ در کاربردهای کوانتومی است. با این حال، مطالعه جدیدی راه‌حلی برای این مشکل نشان می‌دهد. نویسندگان مطالعه موفق به توسعه ماده کوانتومی مصنوعی با مغناطیس کوانتومی توپولوژیکی شده‌اند.

”تحریکات کوانتومی توپولوژیکی، مانند آنچه در مگنت کوانتومی توپولوژیکی جدید ما به دست آمده است، می‌توانند حفاظت قابل توجهی در برابر دکوهرنس ارائه دهند,” خوزه لادو، یکی از نویسندگان مطالعه و استاد کمکی در دانشگاه آلتو در فنلاند، گفت .

“در نهایت، حفاظت ارائه شده توسط این تحریکات بیگانه می‌تواند به ما کمک کند تا برخی از چالش‌های اصلی کیوبیت‌های موجود را پشت سر بگذاریم,” لادو افزود.

علم پشت مگنت‌های کوانتومی

مگنت‌های کوانتومی موادی خاص هستند که ویژگی‌های مغناطیسی آن‌ها رفتارهای کوانتومی عجیب و غریبی را نشان می‌دهند که معمولاً فقط در سطح اتمی کوچک دیده می‌شوند.

به عنوان مثال، در چنین موادی، حالت‌های مغناطیسی مختلف می‌توانند به طور همزمان وجود داشته باشند، مشابه حالتی که یک کیوبیت نشان می‌دهد که می‌تواند همزمان نمایانگر ۰ و ۱ باشد.

مگنت‌های کوانتومی توپولوژیکی موادی پیشرفته هستند که رفتار کوانتومی از خود نشان می‌دهند. به علاوه، اسپین‌های مغناطیسی ذرات آن‌ها به گونه‌ای تنظیم شده که حالت‌های توپولوژیکی پایدار و قوی ایجاد می‌شوند.

این حالت‌های توپولوژیکی در برابر هر گونه اختلال خارجی مقاوم هستند. به علاوه، اسپین‌های موجود در این مواد می‌توانند درگیر شوند . این بدان معنی است که آن‌ها در سطح کوانتومی بسیار پیوسته و بنابراین به راحتی ویژگی‌های کوانتومی خود را از دست نمی‌دهند.

با این حال،