Opdagelse af nyt materiale er et vigtigt skridt i retning af mere kraftfuld computing

Et nyt materiale skabt af forskere fra Oregon State University er et vigtigt skridt mod den næste generation af supercomputere.

Disse "kvantecomputere" vil være i stand til at løse problemer langt uden for eksisterende computers rækkevidde, mens de arbejder meget hurtigere og forbruger langt mindre energi.

Forskere i OSU's College of Science har udviklet en uorganisk forbindelse, der vedtager en krystalstruktur, der er i stand til at opretholde en ny tilstand af stof, kendt som kvante -spin -væske, et vigtigt fremskridt i retning af kvanteberegning.

I den nye forbindelse, lithium osmium oxid, osmiumatomer danner et bikagelignende gitter, håndhævelse af et fænomen kaldet "magnetisk frustration", der kan føre til kvante -spin -væske som forudsagt af fysikteoretikere i kondenseret stof.

Den korresponderende forfatter Mas Subramanian, Milton Harris professor i materialevidenskab ved OSU, forklarer, at i en permanent magnet som en kompassnål, elektronerne drejer på en justeret måde - det vil sige de roterer alle i samme retning.

"Men i en frustreret magnet, atomarrangementet er sådan, at elektronspindene ikke kan opnå en ordnet justering og i stedet er i en konstant fluktuerende tilstand, analogt med, hvordan ioner ville se ud i en væske, "Sagde subramaner.

Lithium-osmiumoxidet opdaget ved OSU viser ingen beviser for magnetisk orden, selv når det er frosset til næsten det absolutte nul, hvilket tyder på, at en underliggende kvante -spin -flydende tilstand er mulig for forbindelsen, han sagde.

"Vi er begejstrede for denne nye udvikling, da den udvider søgeområdet efter nye kvante -spin -flydende materialer, der kan revolutionere den måde, vi behandler og lagrer data på, "Subramanian sagde." Fænomenet med kvante -spin -væske er hidtil blevet påvist i meget få uorganiske materialer, nogle indeholder iridium. Osmium ligger lige ved siden af ​​iridium i det periodiske system og har alle de rigtige egenskaber til at danne forbindelser, der kan opretholde kvantespinnevæsketilstanden. "

Arthur Ramirez, kondenseret fysiker ved University of California, Santa Cruz, en af ​​medforfatterne i avisen, bemærkede, at denne forbindelse er det første honningkagestrukturerede materiale, der indeholder osmium, og forventer, at mere følger.

Ramirez bemærkede også, at denne undersøgelse viser vigtigheden af ​​et tværfagligt samarbejde mellem materialekemikere og kondenserede fysikere, der beskæftiger sig med syntese, teori og målinger til at tackle ny videnskab som kvantespindvæske.

Det næste trin for Subramanians team er at undersøge den kemi, der er nødvendig for at skabe forskellige perfekt ordnede krystalstrukturer med osmium.

National Science Foundation finansierer forskningen gennem sit DMREF-program:Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future. Fund blev offentliggjort i dag i Videnskabelige rapporter .

Begrebet kvanteberegning er baseret på subatomære partiklers evne til at eksistere i mere end én tilstand til enhver tid.

Klassisk computing er baseret på bits - stykker information, der findes i en af ​​to tilstande, et 0 eller et 1. I kvanteberegning, information oversættes til kvantebits, eller qubits, der kan gemme meget mere information end et 0 eller 1, fordi de kan være i enhver "superposition" af disse værdier.

Tænk på bits og qubits ved at visualisere en kugle. En smule kan kun være ved en af ​​de to poler på kuglen, der henviser til, at en qubit kan være overalt på kuglen. Hvad det betyder, er meget mere informationslagerpotentiale og meget mindre energiforbrug.