Группа специалистов Ратгерского университета (США) и других вузов на протяжении четырех лет изучала квантовые свойства материалов толщиной в один атом. В частности, их интересовал идея корпускулярно-волнового дуализма — базовый принцип, лежащий в основе лазеров, транзисторов и аппаратов МРТ.
Их усилия привели к разработке композитного материала. Один его слой состоит из титаната диспрозия, неорганического соединения, которое применяют в ядерных реакторах для захвата радиоактивных веществ, и содержит частицы магнитных монополей. Монополи не существуют в природе в свободном состоянии, однако могут возникать внутри спинового льда в результате квантово-механических взаимодействий.
Второй слой — из пирохлориридата, нового магнитного полуметалла, который в основном используется в экспериментальной физике ввиду его выдающихся электронных, топологических и магнитных свойств. Пирохлориридат отлично проводит электричество, необычным образом реагирует на магнитные поля и демонстрирует спецэффекты при воздействии электромагнитных полей, пишет сайт университета.
Создание квантового сэндвича было настолько технически сложным, что команде пришлось для этого спроектировать и построить новый инструмент. Q-DiP («платформа для обнаружения квантовых явлений») состоит из инфракрасного лазерного нагревателя и другого лазера, который позволяет создавать материалы на атомном уровне, слой за слоем. Такое сочетание позволяет ученым исследовать самые сложные квантовые свойства материалов при температурах, достигающих абсолютного нуля.
Совокупные свойства нового материала делают его перспективным для использования в передовых технологиях, например, в квантовых вычислениях и, в особенности, в квантовых датчиках следующего поколения.
Кроме того, уникальные электронные и магнитные свойства материала могут найти применение в создании стабильных квантовых состояний, которые необходимы для квантовых вычислений.
У квантовых полупроводниковых технологий есть одна большая проблема — они работают на крайне малых масштабах. Международной команде ученых удалось, тем не менее, разработать способ сохранения особых квантовых характеристик даже в трехмерных материалах.
