Oamenii de știință au descoperit o nouă stare fundamentală a materiei: cristale lichide cuantice 3D. Acestea au potențialul să revoluţioneze tehnologia microcipurilor și a calculatoarelor cuantice.

Cristale lichide cuanticeCredit: Hsieh Lab/Caltech

Cristale lichide cuantice 3D

Fizicienii din cadrul Department of Quantum Information and Matter al California Institute of Technology au descoperit primul cristal lichid cuantic 3D. Acesta reprezintă o nouă stare cuantică a materiei şi printre posibilele sale aplicații se numără calculatoarele cuantice. Mai mult, cercetătorii cred că această descoperire reprezintă doar „vârful aisbergului”.

Moleculele cristalelor lichide obişnuite curg liber ca și cum ar fi un lichid, dar îşi păstrează orientarea în spaţiu ca un solid. Cristalele lichide pot fi produse în mod artificial, precum cele din ecranele dispozitivelor electronice, dar ele pot fi găsite şi în natură, cum ar fi membranele celulare.

Cristalele lichide cuantice au fost descoperite în anul 1999. Moleculele lor se comportă similar celor din cristalele lichide obişnuite, dar spinul electronilor se orientează după anumite direcţii.

Electronii cristalelor lichide cuantice 3D au diferite proprietăți magnetice în funcție de direcţia spinului lor. Atunci când cristalele lichide cuantice sunt străbătute de un curent electric, ele se transformă în magneți sau câmpul magnetic al acestora îşi modifică intensitatea sau orientarea.

Aplicații ale cristalelor lichide cuantice 3D

Cercetătorii se așteaptă ca cristalele lichide cuantice 3D să conducă la un progres în ceea ce priveşte proiectarea și realizarea unor cipuri de calculator mai performante, pe baza utilizării proprietăţii de spin a electronilor.

De asemenea, descoperirea cristalelor lichide cuantice 3D ar putea deschide noi perspective privind construcţia calculatoarelor cuantice a căror funcționare se bazează pe proprietăţile cuantice ale particulelor. Din acest motiv, aceste calculatoare vor avea o putere de calcul mult mai mare decât a calculatoarelor obişnuite.

Realizarea calculatoarelor cuantice reprezintă o provocare, deoarece procesele cuantice sunt dificil de controlat. Acestea pot fi perturbate, sau chiar anulate, prin interacțiunea lor cu mediul înconjurător. Această problemă poate fi însă rezolvată printr-o tehnică care necesită un material special denumit supraconductor topologic.

„În același mod prin care cristalele lichide cuantice 2D au fost considerate precursoarele supraconductorilor de temperatură ridicată, cristalele lichide cuantice 3D ar putea fi precursoarele supraconductorilor topologici pe care îi căutăm”, a declarat profesorul David Hsieh de la California Institute of Technology.

„În loc să ne bazăm pe serendipitate pentru a găsi supraconductorii topologici, putem să creăm aceste materiale folosind cristale lichide cuantice 3D”, a declarat John H. Harter, autorul principal al studiului de faţă care a fost publicat în revista Science.

Sursă: Futurism