Исследователи создали квантовый материал с уникальными свойствами
Новая технология позволит делать устройства, которые будут принимать и передавать данные в миллионы раз быстрее, чем современные.
Brad Baxley. Nature (2025)
Исследователи из Университета Регенсбурга (Германия) и Мичиганского университета обнаружили, что бромид сульфида хрома (CrSBr) обладает уникальными свойствами, позволяющими управлять квантовой информацией через магнитное переключение. Это открытие, опубликованное в журнале Nature Materials, может стать основой для технологий будущего, вроде квантовых компьютеров или суперчувствительных датчиков.
Сам CrSBr — это кристалл, похожий на стопку тонких слоев. Он является своего рода переключателем, который управляет квантовой информацией с помощью магнетизма. Когда его охлаждают, слои начинают вести себя как магниты. Внутри этих слоев живут экситоны — это такие пары из электрона и «дырки» (места, где электрона нет). Представьте экситоны как маленькие вагончики, которые обычно катаются по всей площади, но в CrSBr их «загоняют» на рельсы — только вдоль одной линии. Это важно, потому что вагончики меньше сталкиваются друг с другом и могут дольше везти информацию, не теряя ее.
Ученые выяснили это, «стреляя» в материал короткими вспышками инфракрасного света (как сверхбыстрые фонарики, мигающие за 0,00000000000002 секунды) и наблюдая, как экситоны реагируют. Они заметили, что экситоны могут быть в двух разных энергетических состояниях, и это зависит от того, намагничен материал или нет. Магнитное поле или температура могут переключать его состояние, как выключатель света.
Почему это важно?
Этот материал может работать как универсальный «переводчик» информации. Он умеет передавать данные через свет (фотоны), хранить их с помощью магнетизма (спины электронов), обрабатывать через электроны и даже «вибрировать» (фононы), чтобы менять сигналы.
Учены сравнивают это со смартфоном, который одновременно отправляет сообщения светом, записывает их магнитом и преобразует звуком — все в одном устройстве.
«Мы мечтаем о квантовых машинах, где свет переносит данные, электроны их обрабатывают, магнетизм сохраняет, а вибрации меняют сигнал», — отмечает Маккилло Кира, соавтор исследования.
Новая технология будет важна для квантовых компьютеров, которые быстрее обычных в миллионы раз, в датчиках для медицины (например, видеть молекулы внутри клеток) или в сверхбезопасной связи, где данные нельзя взломать.
«Переключение магнитного состояния — это как мгновенный перевод данных из света в магнитную форму. Мгновенно, безопасно и практично», — добавил Матиас Флориан, соавтор исследования.
