Фізики винайшли унікальний матеріал, що може стати основою для квантових комп’ютерів майбутнього

Фізики з Індійського інституту науки (IISc) у співпраці з японським Національним інститутом матеріалознавства зафіксували в графені унікальний стан електронів — так званий «рідина Дірака», яка поводиться як майже досконала рідина та порушує відомі закони фізики.

Під час експериментів команда створила надзвичайно чисті зразки графену та вимірювала його електричну й теплову провідність. На відміну від передбачень закону Відемана–Франца, який стверджує, що ці параметри мають бути пропорційними, дослідники виявили, що вони змінюються у протилежних напрямках. Відхилення перевищило норму більш ніж у 200 разів, що довело розділення механізмів перенесення заряду й тепла.

Ця аномалія виникає на так званій «точці Дірака», коли графен перебуває ніби «на межі» між металом та ізолятором. Тут електрони втрачають властивості окремих частинок і рухаються колективно, подібно до рідини — лише у сотні разів менш в’язко, ніж вода.

Фізики назвали цей стан «рідиною Дірака», порівнюючи його з кварк-глюонною плазмою, яку виявляють у прискорювачах частинок на кшталт CERN. За їхніми словами, графен у цьому стані відкриває можливості для вивчення явищ, що стосуються астрофізики та високих енергій, зокрема термодинаміки чорних дір.

З технологічної точки зору відкриття може мати практичне застосування — від створення високочутливих квантових сенсорів до пристроїв для виявлення надслабких електричних сигналів і магнітних полів. Дослідження опубліковане в журналі Nature Physics.