Физики создали управляемую спиновую жидкость
Физикам впервые удалось реализовать спиновую жидкость с помощью двумерной решетки атомов. Они не только проверили, что созданное состояние обладает необходимыми свойствами, но и научились их изменять. Возможность управлять такой системой поможет в создании защищенных топологических кубитов. Работа опубликована в журнале Science.
Спиновая жидкость была предсказана Филипом Андерсоном еще 50 лет назад и только спустя почти 40 лет ученым удалось обнаружить ее экспериментально — в редком минерале гербертсмитите. Физики стремились найти, создать и изучить спиновую жидкость из-за того, что спины в ней оказывают запутаны друг с другом. Предположения о том, что из себя представляет эта сложная система и какие взаимодействия таит, долго оставались предположениями, пока Алексей Китаев не предложил простую и решаемую модель спиновой жидкости. В нашем материале Квантовая азбука: «Спиновая жидкость» Китаев подробно рассказал о своей модели и о спиновой жидкости в целом.
С точки зрения квантовых вычислений спиновая жидкость представляет собой уникальную платформу для создания кубитов, естественными образом защищенных от ошибок. Тем не менее проводить вычисления на минерале или другом материале сложно, ведь непонятно как им управлять, поэтому самый верный путь — создать такую систему самому. И это оказалось возможным — команда ученых под руководством Михаила Лукина (Mikhail Lukin) из Гарвардского университета реализовала спиновую квантовую жидкость с помощью двумерного массива из 219 ридберговских атомов. Они обосновали взаимосвязь между созданной системой и моделью спиновой жидкости, показали при каких условиях их система переходит в нужное состояние. Для проверки всех предположений, авторы использовали нелокальные измерения, влияние которых им тоже удалось продемонстрировать. Кроме того, собранная система оказалась контролируемой и управляемой, что говорит о ее перспективах для квантовых вычислений.