Науковці винайшли унікальний квантовий стан матерії, створення якого вважалося неможливим

Фізики вперше зафіксували в лабораторних умовах надвипромінювальний фазовий перехід — унікальний квантовий стан матерії, який протягом десятиліть вважався неможливим для спостереження в реальному світі. Йдеться про явище, за якого група квантових частинок починає взаємодіяти з електромагнітним полем не як окремі елементи, а як єдине ціле, створюючи потужне колективне випромінювання.

Ефект виникає, коли атоми, що перебувають у спеціальній резонансній камері, вступають у сильну взаємодію з полем і переходять у нову фазу — надвипромінювальну. Її особливість полягає в тому, що поле починає «світитися» навіть без зовнішнього збурення. Науковці стверджуюють, що це є аналогією переходу від рідини до твердої речовини, але на квантовому рівні.

Вчені провели експеримент на кристалі з ербію, заліза та кисню, охолодженому до ‑271°C і підданому впливу магнітного поля, яке у 100 тисяч разів перевищувало поле Землі. Завдяки цьому вдалося змусити дві магнітні підсистеми — коливання спінів ербію та заліза — взаємодіяти таким чином, що система перейшла у новий квантовий стан.

Дослідники впевнені, що це відкриття може змінити підходи до створення квантових сенсорів і обчислювальних систем майбутнього, зробивши їх точнішими, чутливішими та ефективнішими. Крім того, досягнення відкриває новий напрям в управлінні фазами матерії, який базується на принципах квантової електродинаміки порожнин.

Науковці припускають, що подібні ефекти можуть бути виявлені й у інших магнітних матеріалах, що створює перспективу для подальших досліджень екзотичних квантових фаз, які донедавна існували лише в теорії.