Екип от учени в Япония успя да наблюдава за първи път феномен, който би могъл да революционизира квантовите изчисления. „Тъмните екситони“ са частици, способни да съхраняват информация по много по-стабилен начин.
Екип от учени в Япония постигна голям пробив в областта на квантовата физика. За първи път в историята те успяха директно да наблюдават еволюцията на частиците, тъмни екситони. Това постижение не е просто техническа бележка, то отваря вратата към развитието на бъдещи квантови технологии, позволявайки по-задълбочено разбиране на поведението на носителите на информация с огромен потенциал за бъдещи изчисления. Този тип фундаментални открития стават все по-чести благодарение на новите подходи. Създадени са системи за откриване на нови закони на физиката от експериментални данни.
За да се разбере значението на това откритие, е необходимо да се разбере какво е екситон. Той е по същество квазичастица, която възниква от обединението на електрон и електронна „дупка“ в структурата на определени полупроводникови материали с минимална дебелина. Ключът обаче се крие в двата им основни варианта, „светли“ и „тъмни“ екситони, чиято фундаментална разлика се състои в поведението им в отговор на светлина и време. От една страна, ярките екситони излъчват светлина почти мигновено, но съществуването им е мимолетно, изчезвайки само за няколко пикосекунди.
От друга страна, тъмните екситони не излъчват фотони и, което е от решаващо значение, животът им се простира до наносекунди, период хиляда пъти по-дълъг. Както съобщава SciTechDaily, тази дълготрайност ги прави идеални кандидати за пренос на информация в нововъзникващи области като valleytronics, тъй като те са много по-стабилни от кюбитите, използвани в съвременните квантови компютри.
Ключова трансформация за бъдещето на компютърните науки
За да постигнат това безпрецедентно наблюдение, изследователи от Института за наука и технологии Окинава (OIST) се обърнаха към авангардна техника. Те използваха система за фотоемисионна спектроскопия с времева и ъглова резолюция (TR-ARPES), инструмент, който им позволи да проследяват поведението на частиците с безпрецедентна прецизност. Този метод най-накрая хвърли светлина върху мистериозния жизнен цикъл на екситоните.
Способността за откриване на неуловими частици е едно от най-големите предизвикателства в съвременната физика, област, в която те също така успешно изградиха нов детектор за тъмна материя с безпрецедентна чувствителност.
Изследването разкрива изключително ясна последователност на трансформация. Първоначално генерираните ярки екситони не се превръщат в една единствена тъмна форма, а следват двуфазен процес. Първо, те еволюират в междинно състояние, известно като моментни тъмни екситони, и накрая се стабилизират във втора форма, спинови тъмни екситони. Всъщност, именно това последно състояние е привлякло вниманието на научната общност. Изследването убедително показва, че спиновите тъмни екситони не само се оказват доминиращата форма в материала, но, най-важното, те са тези, които запазват информацията за значително по-дълъг период от време. Това откритие не само разкрива фундаментална динамика на тези квазичастици, но и ги консолидира като стабилен стълб за бъдещи квантови изчислителни архитектури.
