Физики из Калифорнийского университета в Ирвайне экспериментально подтвердили существование нового состояния квантовой материи, ранее лишь теоретически предсказанного. Это открытие, сфокусированное на материале под названием пентателлурид гафния (HfTe₅), имеет значительные последствия для разработки электроники нового поколения, особенно для исследования дальнего космоса.

Эта новая фаза представляет собой тип экситонного изолятора — состояния, при котором электроны и «дырки», которые они оставляют, спонтанно спариваются. Уникальность заключается в том, что это спин-триплетный экситонный изолятор, где спаренные электроны и дырки имеют спины, ориентированные в одном направлении. При воздействии интенсивного магнитного поля до 70 Тесла способность материала проводить электричество резко падает, сигнализируя о его переходе в это экзотическое состояние.

Что это означает для будущих технологий

Практическое применение этого открытия основано на двух ключевых свойствах материала: его методе передачи сигнала и его долговечности.

  • Радиационно-стойкие вычисления для космоса: В отличие от обычной электроники, эта квантовая материя не подвержена воздействию радиации. Эта устойчивость делает ее основным кандидатом для создания компьютеров и устройств для длительных космических миссий, таких как полет человека на Марс. Деградация аппаратного обеспечения, вызванная постоянным воздействием космических лучей, является серьезным инженерным препятствием, и этот материал предлагает прямое физическое решение.

  • Новый путь к спинтронике: Новая фаза позволяет переносить сигналы электронным спином, а не электрическим зарядом. Это фундаментальный принцип спинтроники — области, которая обещает создать квантовые устройства и электронику со значительно большей энергоэффективностью, чем современные системы, основанные на заряде. Выйдя за пределы ограничений простого потока электронов, мы можем создавать более мощное и менее энергоемкое вычислительное оборудование.

Хотя материал в настоящее время существует только в определенных лабораторных условиях, его свойства решают фундаментальные проблемы как в космической инженерии, так и в высокопроизводительных вычислениях. Открытие открывает ясный, хотя и долгосрочный, путь к созданию более надежных и эффективных электронных систем.