Именно такой нестандартный подход применила команда физиков под началом одного из ведущих научных сотрудников, работающего в высшем учебном заведении на западном побережье Соединённых Штатов. Результатом этого эксперимента стало получение столь необычных разновидностей вещества, которые в природных условиях без внешнего вмешательства никогда не встречаются. Исследователи доказали, что периодическое, упорядоченное изменение силы и направления магнитного поля способно породить квантовые фазы, ранее не фиксировавшиеся ни в одном лабораторном опыте. Подробное описание этой работы вышло в одном из авторитетных отечественных изданий, посвящённом физике твёрдого тела и смежным областям.
В чём же заключается суть открытия? Вместо того чтобы воздействовать на образец постоянным, неизменным полем, учёные применили методику, которую они назвали управлением через временную периодичность. Магнитное поле меняют с чётко выверенной частотой, подчиняясь определённому рисунку во времени, и тогда вещество демонстрирует такие способы поведения, какие невозможно вызвать, поддерживая внешние условия стабильными. Как поясняет руководитель этого научного коллектива, подобный приём позволяет извлекать полезные для практики квантовые особенности не из самого состава или строения материала, а исключительно из того, как именно организован процесс управления материей на временной шкале.
Возникшие таким образом состояния вещества не нуждаются в том, что физики обычно называют неподвижными или постоянно присутствующими условиями. Это их свойство коренным образом отличает новые формы от привычных видов материи, способных существовать самостоятельно, без какого-либо внешнего настраивания. В ходе экспериментов выяснилось следующее: если подобрать длительности интервалов воздействия магнитного поля с высокой точностью, то возникают управляемые квантовые фазы, у которых попросту нет неподвижных, или статических, двойников. Их нельзя воспроизвести, просто заморозив условия окружающей среды.
Одним из самых ценных качеств таких систем является их врождённая стойкость к случайным возмущениям извне. В современных разработках на квантовых принципах даже самые слабые посторонние шумы и флуктуации неминуемо ведут к ошибкам. Это становится главным препятствием, особенно при создании вычислительных устройств нового поколения. Предсказания физиков говорят о том, что полученные ими квантовые конфигурации гораздо лучше выдерживают эти неизбежные искажения и помехи. А значит, открывается прямой путь к конструированию более надёжных и отказоустойчивых приборов, работа которых основана на квантовых эффектах.
Помимо чисто экспериментальных достижений, учёным удалось обнаружить строгие математические повторяемости в том, как ведут себя новые квантовые системы. Эти повторяемости, или закономерности, дают возможность предсказывать рождение необычных состояний материи для самых разных внешних условий, даже не проводя каждый раз дорогостоящий опыт. Исследовательская группа составила подробную схему, похожую на карту, где для каждого ритма изменения магнитного поля указано, какое именно необычное квантовое состояние возникнет в результате.
Конечно, прямое применение этих результатов на практике пока относится к будущему времени. Однако уже сейчас авторы работы видят немалый потенциал в том, чтобы создавать стабильные и долгоживущие квантовые устройства. Речь идёт не только о вычислительных машинах, но и о сложных измерительных комплексах невиданной прежде чувствительности. Сама же идея — управлять материей через её поведение во времени, а не через застывшую внутреннюю структуру — полностью переворачивает привычные представления о том, откуда можно черпать полезные квантовые свойства. Вместо поиска особых материалов инженеры будущего смогут настраивать нужные качества прямо в процессе работы устройства, просто задавая правильный пульс магнитного поля.
