Čudni metali otkrivaju neobično ponašanje zahvaljujući kvantnoj informaciji

Znanstvenici pomoću kvantne informacije otkrivaju neobično ponašanje koje pokazuju čudni metali.

---

Fizičari sa Sveučilišta Rice razvili su novu metodu temeljenu na kvantnoj informaciji kako bi objasnili dugogodišnju zagonetku — zašto takozvani čudni metali pokazuju ponašanje koje se protivi svim pravilima elektriciteta i magnetizma. Ovo otkriće dolazi u ključnom trenutku kada svijet traži nove načine učinkovitijeg prijenosa energije i razvoja kvantnih tehnologija.

Čudni metali razlikuju se od uobičajenih materijala poput bakra i zlata po tome što im električni otpor raste proporcionalno s temperaturom — što je u potpunoj suprotnosti s ponašanjem klasičnih vodiča. Ova osobina ih je dugo činila nepoželjnima za primjenu u tehnologiji, no novo istraživanje sugerira da bi upravo njihova neobična svojstva mogla postati ključna za budućnost energetike i kvantnog računalstva.

Kvantna mjerenja otkrivaju zašto čudni metali krše pravila fizike

Tim pod vodstvom fizičara Qimiaoa Sija primijenio je kvantnu Fisherovu informaciju (QFI), metodu iz područja kvantne teorije informacije, kako bi istražio ponašanje elektrona u ekstremnim uvjetima. Otkrili su da elektroni u čudnim metalima ulaze u stanje kvantne međuovisnosti upravo u trenutku prijelaza između dvaju stanja tvari — kvantne prijelomne točke u kojoj klasična fizika više ne vrijedi.

U tom prijelaznom trenutku dolazi do raspada kvazičestica— temeljnih jedinica koje inače objašnjavaju električno ponašanje metala. Istraživači su otkrili da se te kvazičestice “raspadaju” upravo zbog kvantne upletenosti spinova elektrona. Drugim riječima, ponašanje jednog elektrona postaje neraskidivo povezano s ponašanjem drugog, što uzrokuje efekt koji se ne može objasniti klasičnom fizikom.

Tim je dodatno potvrdio svoja teorijska otkrića eksperimentalnim mjerenjima pomoću neelastičnog raspršenja neutrona — metode koja omogućuje proučavanje tvari na atomskoj razini. Ova kombinacija teorijskih i eksperimentalnih pristupa daje snažnu potporu zaključku da su kvantne korelacije temeljni uzrok neobičnog ponašanja čudnih metala.

Potencijal za energetski učinkovitiju budućnost

Zanimljivo je da čudni metali dijele neka ključna svojstva s visokotemperaturnim supravodičima — materijalima koji mogu prenositi električnu energiju bez gubitaka. Upravo zato znanstvenici vjeruju da bi daljnja istraživanja mogla otvoriti put razvoju sustava za besprijekoran prijenos energije unutar elektroenergetskih mreža.

Uvođenje kvantne teorije informacije u istraživanje materijala donosi posve novi pogled na fiziku čvrstog stanja. Si i njegov tim uvjereni su da bi njihova metoda mogla pridonijeti razumijevanju i drugih neuobičajenih materijala koji bi jednoga dana mogli postati okosnica budućih kvantnih tehnologija.

Ovo otkriće potvrđuje da kvantna fizika više nije apstraktna misaona konstrukcija, već praktičan alat koji pomaže u rješavanju složenih znanstvenih pitanja — s potencijalom da preoblikuje čitavu tehnološku budućnost.