Znanstvenici sa Sveučilišta u Cambridgeu otkrili su novu vrstu dvodimenzionalne materije poznate kao ‘Bose glass’ ili Boseovo staklo. Ovo otkriće, objavljeno u časopisu Nature, moglo bi otvoriti nove mogućnosti u razvoju kvantnih računala zahvaljujući jedinstvenim svojstvima materije koja zadržava informacije na neobičan način.

Nova forma materije

Indijski fizičar Satyendra Nath Bose poznat je po svom radu na kvantnoj mehanici iz 1920-ih godina, što je dovelo do otkrića Bose-Einsteinove kondenzacije – petog oblika materije. No, sada su znanstvenici sa Sveučilišta u Cambridgeu otkrili novu formu materije koja nosi njegovo ime – Boseovo staklo. Ova dvodimenzionalna materija ima neobična svojstva koja bi mogla biti ključna za budući razvoj kvantnih tehnologija.

Za razliku od uobičajenih materijala, kako prenosi Popular Mechanics, Boseovo staklo posjeduje jedinstvenu sposobnost lokalizacije čestica, što znači da se one ne miješaju s okolnim česticama. Svaka čestica ostaje “zarobljena” na svom mjestu, neovisna o svojim susjedima. Ovakvo ponašanje čestica istraživači uspoređuju s ulijevanjem mlijeka u kavu, gdje se tekućine ne miješaju, već ostaju odvojene i stvaraju trajne crno-bijele vrtloge.

Za bolje razumijevanje svojstava Boseovog stakla, znanstvenici su se koristili pojmom ergodičnosti – konceptom koji omogućuje statističko predviđanje ishoda sustava. U uobičajenoj šalici kave, ergodika omogućuje predviđanje konačne boje mješavine mlijeka i kave nakon dugog miješanja. Međutim, kod Boseovog stakla situacija je drugačija. Zbog lokalizacije čestica, Boseovo staklo zadržava povijest događaja, što znači da se rezultat ne može jednostavno predvidjeti na temelju količine mlijeka, već je važno znati gdje je točno mlijeko uliveno i kako je kava promiješana.

“Ovaj fenomen lokalizacije čestica daje nam uvid u to kako se materija ponaša na kvantnoj razini. To nam otvara mogućnosti za istraživanje novih materijala s jedinstvenim svojstvima,” objasnio je Ulrich Schneider, vodeći autor studije sa Sveučilišta u Cambridgeu.

Stvaranje Boseovog stakla

Znanstvenici su stvorili Boseovo staklo pomoću preklapanja laserskih zraka postavljenih u neponavljajućem uzorku sličnom Penroseovom popločavanju a zatim su unutar te strukture smjestili ultrahladne atome. Ova jednostavnija dvodimenzionalna struktura omogućava lakše proučavanje Boseovog stakla, što otvara nova vrata u razumijevanju ove materije.

“Jedan od najvećih izazova u proučavanju velikih kvantnih sustava je njihova složenost – ne možemo ih precizno modelirati na računalima. Sada imamo stvarni dvodimenzionalni sustav koji možemo direktno promatrati i analizirati,” dodao je Schneider.

Ovo otkriće moglo bi imati dalekosežne posljedice na razvoj kvantnih računala. Znanstvenici se nadaju da bi Boseovo staklo moglo pomoći u pronalaženju materijala s mnogostrukom lokalizacijom čestica, što bi omogućilo pohranu kvantnih informacija bez gubitka kroz dekoherenciju – proces koji trenutno predstavlja veliki izazov u kvantnim računalnim sustavima.

Jr-Chiun Yu, prvi autor studije, naglasio je kako bi ovaj materijal mogao otvoriti vrata ne samo za daljnja temeljna istraživanja, već i za izgradnju učinkovitijih kvantnih računala. “Iako smo tek na početku razumijevanja Boseovog stakla, njegov potencijal je ogroman i očekujemo da će naše istraživanje donijeti nova saznanja koja će unaprijediti kvantne tehnologije,” zaključio je Yu.

Unatoč velikim očekivanjima, znanstvenici priznaju da je Boseovo staklo još uvijek slabo istraženo. Iako otvara mnoga pitanja i mogućnosti, potrebno je daljnje proučavanje kako bi se u potpunosti shvatila njegova svojstva i potencijalne primjene u budućnosti.

Kosmos