Materiał kwantowy w temperaturze pokojowej stworzony z atomów złota

Naukowcy stworzyli pierwszy materiał kwantowy działający w temperaturze pokojowej, wykorzystując atomy złota do utworzenia struktury, która filtruje światło na podstawie jego właściwości kwantowych. Materiał, nazwany kwantowym statystycznym plazmonicznym metakryształem, został opracowany przez zespół z Uniwersytetu w Cambridge i opisany w czasopiśmie Nature. To przełomowe osiągnięcie może doprowadzić do powstania praktycznych technologii kwantowych, które nie wymagają drogich systemów chłodzenia.

Materiał wpływa na światło w sposób podobny do tego, jak półprzewodniki kontrolują elektrony, sortując fotony według ich statystyk kwantowych. Oznacza to, że może rozróżniać różne rodzaje światła kwantowego, takie jak pojedyncze fotony i pary fotonów. Osiągnięcie jest znaczące, ponieważ poprzednie materiały kwantowe działały tylko w ekstremalnie niskich temperaturach, co ograniczało ich praktyczne zastosowania.

Naukowcy zbudowali metakryształ, układając nanocząstki złota w precyzyjną sieć. Gdy światło pada na strukturę, oddziałuje z plazmonami – kolektywnymi oscylacjami elektronów – wywołując efekty kwantowe w temperaturze pokojowej. Zespół wykazał, że materiał może filtrować światło w zależności od tego, czy jest ono grupowane, czy antygrupowane, co jest kluczową właściwością kwantową.

To odkrycie otwiera drzwi do urządzeń kwantowych, takich jak czujniki, systemy komunikacyjne i komputery, które mogą działać w codziennym otoczeniu. Kolejne kroki obejmują udoskonalenie materiału i zbadanie jego zastosowania w praktycznych obwodach kwantowych. Naukowcy uważają, że to podejście można rozszerzyć na inne metale i struktury, potencjalnie prowadząc do nowej klasy materiałów kwantowych działających w temperaturze pokojowej.