محققان دانشگاه کلمبیا با به رهگیری از یک تکنیک نوری بسیار حساس، حالتهای کوانتومی پیشینناپدید شدهای را

دانشمندان کلمبیا حالتهای کوانتومی تا زهای را در دیتلورید مولیبدن پیچخورده مشاهده کردند

محققان دانشگاه کلمبیا با به رهگیری از یک تکنیک نوری بسیار حساس، حالتهای کوانتومی پیشینناپدید شدهای را در مادهای دوبعدی به نام دیتلورید مولیبدن پیچخورده ( ₂) شناسایی کردند. این ماده که از خانواده موآرهها است، به صورت طبیعی و بدون نیاز به میدان مغناطیسی خارجی، پدیدههایی را به نمایش میگذارد که تا پیش از این تنها در تئوری پیشبینی میشدند. این دستاورد میتواند مسیر ساخت کامپیوترهای کوانتومی توپولوژیکی را هموار سازد که در مقایسه با سیستمهای فعلی، پایداری بیشتر و نرخ خطای کمتری دارند.

بر اساس گزارشی که در نشریه نیچر منتشر شده، تیم علمی موفق شد موانع مربوط به وابستگی به آهنرباهای خارجی را برطرف کند. در کامپیوترهای کوانتومی را یج، میدانهای مغناطیسی خارجی برای ایجاد حالتهای توپولوژیکی ضروری بودهاند، اما این میدانها خود عامل اختلال در کیوبیتها شده و دقت محاسبات را کاهش میدهند. حالتهای تازه کشفشده در لایههای پیچخورده دیتلورید مولیبدن، یک میدان مغناطیسی داخلی ذاتی تولید میکنند که نیاز به هرگونه منبع مغناطیسی بیرونی را از بین میبرد.

پیشینه این کشف به پدیده تأثیر هال کوانتومی کسری برمیگردد که اولین بار در دهه ۱۹۸۰ مشاهده شد و منجر به اهدای جایزه نوبل فیزیک به هورست استورمر در سال ۱۹۹۸ گردید. در این پدیده، الکترونها در دماهای بسیار پایین و در بعد دو، رفتار جمعی نشان میدهند و شبهذراتی با با رهای کسری (مانند یکسوم یا دوسوم بار الکترون) شکل میدهند. محققان دههها در پی راهی بودند تا این اثر را بدون اعمال میدان مغناطیسی قوی خارجی محقق سازند، و اکنون ساختار پیچخورده موآرهای دیتلورید مولیبدن این امکان را فراهم آورده است.

وقتی لایههای این ماده با زاویهای خاص بر هم قرار میگیرند، توپولوژی با ندهای الکترونیکی دچار تغییر شده و الکترونها در ترتیباتی ویژه سازماندهی میشوند. این ترتیبدهی ذاتی، زمینهساز ظهور با رهای هال کوانتومی کسری شده و پتانسیل به کارگیری در معماریهای کوانتومی توپولوژیکی را فراهم میآورد. پژوهشگران معتقدند این پیشرفت میتواند گامی مهم در جهت محاسبه کوانتومی مقیاسپذیر و مقاوم در برابر خطا باشد.