Forskare vid California Polytechnic State University har upptäckt nya former av kvantmateria genom att variera magnetfält över tid. Genombrottet, som beskrivs i Physical Review B, visar att tidsberoende kontroll kan skapa stabila kvanttillstånd som saknar statiska motsvarigheter. Detta skulle kunna främja kvantdatorutveckling genom att göra system mer resistenta mot fel.
I en studie publicerad i Physical Review B har Ian Powell, lektor vid fysikinstitutionen på Cal Poly, och den nyexaminerade fysikern Louis Buchalter visat att noggrann styrning av material med tidsstyrda magnetiska skiftningar möjliggör exotiska kvanttillstånd. Dessa tillstånd, som inte existerar under normala statiska förhållanden, uppstår genom periodiskt föränderliga magnetfält, vilket redovisas i deras artikel med titeln 'Flux-Switching Floquet Engineering.' Journalreferensen anger publiceringen till 2026, volym 113, nummer 19, med DOI: 10.1103/c28t-x1dh. Materialet till studien tillhandahölls av California Polytechnic State University. Powell beskrev arbetet som 'ett framsteg i vår förståelse för hur tidsberoende kontroll kan skapa och organisera nya former av kvantmateria.' Han betonade att 'användbara kvantegenskaper inte bara kan bero på vad ett material är, utan på hur det styrs över tid.' Dessa fynd adresserar en central utmaning inom kvantteknologi: sårbarhet för brus och imperfektioner som orsakar fel. Genom att precisera magnetfältens tidsstyrning föreslår forskarna en design av stabilare kvantsystem, med potentiella tillämpningar inom kvantberäkning och simulering. Powell noterade relevansen för industrin och uttalade: 'Den mest direkta industriella relevansen av vår studie rör kvantberäkning och kvantsimulering.' Han tillade att experimentell validering och kopplingar till faktiska kvantenheter krävs för praktisk nytta inom områden som läkemedel eller finans. Forskningen avslöjade även matematiska mönster som liknar de i högre dimensionella system och kartlade ett topologiskt fasediagram för dessa tillstånd. Buchalter, som tog sin kandidatexamen i fysik från Cal Poly 2025, fick praktisk forskningserfarenhet. Han planerar att påbörja en masterutbildning i materialvetenskap och teknik vid University of Washington i höst, med fokus på experiment med kvantmateria. 'Jag tror att våra resultat bidrar till att visa kraften i Floquet-teknik för att realisera kvantsystem med högt justerbara egenskaper', sade Buchalter.