Ett nyligen publicerat forskningsgenombrott visar att det kvantmaterial som kallas kromsulfidbromid (CrSBr) kan lagra kvantinformation i en enda dimension. Denna upptäckt kan revolutionera framtidens kvantdatorer och sensorer genom att möjliggöra längre livslängd för kvanttillstånd och minskad energiförbrukning.
Vad är kromsulfidbromid?
Kromsulfidbromid är ett lager-på-lager-material, liknande filodeg, där varje lager består av endast några få atomer. Materialet har visat sig vara mycket lovande för kvantteknologi eftersom det kan lagra information på flera sätt: genom elektrisk laddning, ljus (fotoner), magnetism (elektronspinn) och till och med genom vibrationer (fononer).
Magnetisk växling och excitoner
Vid temperaturer under 132 Kelvin (-141 °C) blir lagren i CrSBr magnetiserade, och elektronernas spinn riktas i ett antiferromagnetiskt mönster där riktningen växlar mellan lagren. Denna magnetiska ordning kan slås på eller av genom att ändra temperaturen, vilket fungerar som en slags magnetisk strömbrytare.
När materialet är endast ett atomlager tjockt, kan excitoner – kvasi-partiklar som bildas när en elektron och dess ”hål” binds samman – begränsas till en enda dimension. Denna begränsning minskar risken för kollisioner mellan excitoner, vilket i sin tur minskar decoherence, det vill säga förlusten av kvantinformation.
Potentiella tillämpningar
Denna förmåga att lagra kvantinformation i en enda dimension kan leda till utvecklingen av mer stabila och energieffektiva kvantdatorer och sensorer. Genom att minska decoherence kan kvanttillstånd bevaras längre, vilket är avgörande för tillförlitlig kvantberäkning och -kommunikation.
Slutsats
Upptäckten av kromsulfidbromids unika egenskaper markerar ett viktigt steg mot praktiska kvantteknologier. Genom att utnyttja materialets förmåga till magnetisk växling och en-dimensionell excitonkonfinering kan framtidens kvantenheter bli både snabbare och mer energieffektiva.
