Міжнародна команда на чолі з Женевським університетом (UNIGE) створила квантовий матеріал, який дозволяє викривляти тканину простору, населеного електронами, за потреби. Поява передових інформаційних і комунікаційних технологій ставить науковців і промисловість перед новими перешкодами, які необхідно подолати. Для розв’язання цих проблем найперспективнішим підходом є розробка нових квантових матеріалів, які отримують свої чудові характеристики з принципів квантової фізики.

Глобальна співпраця під керівництвом Женевського університету (UNIGE) і за участю дослідників з університетів Салерно, Утрехта та Делфта розробила матеріал, який дозволяє контролювати динаміку електронів, викривляючи тканину простору, в якому вони розвиваються. Цей прогрес є перспективним для майбутніх електронних пристроїв, особливо в галузі оптоелектроніки. Висновки були опубліковані в журналі Nature Materials.

Телекомунікації майбутнього вимагатимуть нових, надзвичайно потужних електронних пристроїв. Вони повинні бути здатні обробляти електромагнітні сигнали з безпрецедентною швидкістю в діапазоні пікосекунд, тобто однієї тисячної мільярдної секунди. Це немислимо з нинішніми напівпровідниковими матеріалами, такими як кремній, який широко використовується в електронних компонентах наших телефонів, комп’ютерів та ігрових консолей. Щоб досягти цього, вчені та промисловість зосереджуються на розробці нових квантових матеріалів.

Завдяки своїм унікальним властивостям – особливо колективним реакціям електронів, які їх утворюють – ці квантові матеріали можна використовувати для захоплення, маніпулювання та передачі сигналів, що несуть інформацію (наприклад, фотонів, у випадку квантових телекомунікацій) у нових електронних пристроях. Крім того, вони можуть працювати в діапазонах електромагнітних частот, які ще не досліджені, і таким чином відкриють шлях до дуже високошвидкісних систем зв’язку.

Варп-привід

«Одна з найцікавіших властивостей квантової матерії полягає в тому, що електрони можуть розвиватися в викривленому просторі. Силові поля, через це спотворення простору, населеного електронами, створюють динаміку, повністю відсутню у звичайних матеріалах. Це видатне застосування принципу квантової суперпозиції», — пояснює Андреа Кавілья, професор кафедри квантової фізики матерії на факультеті природничих наук UNIGE та останній автор дослідження.

Після початкового теоретичного дослідження міжнародна група дослідників з університетів Женеви, Салерно, Утрехта та Делфта розробила матеріал, у якому можна контролювати кривину космічної тканини.

«Ми розробили інтерфейс, що містить надзвичайно тонкий шар вільних електронів. Він затиснутий між титанатом стронцію та алюмінатом лантану, які є двома ізоляційними оксидами», — говорить Кармін Ортікс, професор Університету Салерно та координатор теоретичного дослідження. Ця комбінація дозволяє отримати певні електронні геометричні конфігурації, якими можна керувати за потребою.