Un nuovo materiale creato dai ricercatori dell'Oregon State University è un passo fondamentale verso la prossima generazione di supercomputer.

Quei "computer quantistici" saranno in grado di risolvere problemi ben oltre la portata dei computer esistenti, lavorando molto più velocemente e consumando molta meno energia.

I ricercatori del College of Science dell'OSU hanno sviluppato un composto inorganico che adotta una struttura cristallina in grado di sostenere un nuovo stato della materia noto come liquido di spin quantistico, un importante passo avanti verso l'informatica quantistica.

Nel nuovo composto, ossido di litio osmio, gli atomi di osmio formano un reticolo a nido d'ape, imporre un fenomeno chiamato "frustrazione magnetica" che potrebbe portare allo spin liquido quantistico come previsto dai teorici della fisica della materia condensata.

L'autore corrispondente Mas Subramanian, Milton Harris Professore di Scienza dei Materiali presso l'OSU, spiega che in un magnete permanente come l'ago di una bussola, gli elettroni ruotano in modo allineato, cioè ruotano tutti nella stessa direzione.

"Ma in un magnete frustrato, la disposizione atomica è tale che gli spin dell'elettrone non possono raggiungere un allineamento ordinato e invece sono in uno stato costantemente fluttuante, analogamente a come apparirebbero gli ioni in un liquido, " ha detto Subramaniano.

L'ossido di litio osmio scoperto all'OSU non mostra prove di un ordine magnetico anche quando è congelato quasi allo zero assoluto, che suggerisce uno stato liquido di spin quantistico sottostante è possibile per il composto, Egli ha detto.

"Siamo entusiasti di questo nuovo sviluppo in quanto amplia l'area di ricerca di nuovi materiali liquidi a spin quantistico che potrebbero rivoluzionare il modo in cui elaboriamo e archiviamo i dati, " Ha detto Subramanian. "Il fenomeno dello spin liquido quantistico è stato finora rilevato in pochissimi materiali inorganici, alcuni contenenti iridio. L'osmio è proprio accanto all'iridio nella tavola periodica e ha tutte le caratteristiche giuste per formare composti in grado di sostenere lo stato liquido con spin quantistico".

Arthur Ramirez, fisico della materia condensata presso l'Università della California, Santa Cruz, uno dei coautori dell'articolo, ha notato che questo composto è il primo materiale con struttura a nido d'ape a contenere osmio e si aspetta che ne seguiranno altri.

Ramirez ha anche notato che questo studio dimostra l'importanza della collaborazione multidisciplinare che coinvolga chimici dei materiali e fisici della materia condensata impegnati nella sintesi, teoria e misurazioni per affrontare la scienza emergente come il liquido di spin quantistico.

Il prossimo passo per il team di Subramanian è esplorare la chimica necessaria per creare varie strutture cristalline perfettamente ordinate con l'osmio.

La National Science Foundation sta finanziando la ricerca attraverso il suo programma DMREF:Progettazione di materiali per rivoluzionare e ingegnerizzare il nostro futuro. I risultati sono stati pubblicati oggi in Rapporti scientifici .

Il concetto di calcolo quantistico si basa sulla capacità delle particelle subatomiche di esistere in più di uno stato in qualsiasi momento.

L'informatica classica si basa su bit - pezzi di informazione che esistono in uno dei due stati, uno 0 o un 1. Nel calcolo quantistico, le informazioni vengono tradotte in bit quantistici, o qubit, che possono memorizzare molte più informazioni di uno 0 o 1 perché possono essere in qualsiasi "sovrapposizione" di quei valori.

Pensa a bit e qubit visualizzando una sfera. Un bit può essere solo in uno dei due poli sulla sfera, mentre un qubit può essere ovunque sulla sfera. Ciò significa che è molto più potenziale di archiviazione delle informazioni e molto meno consumo di energia.