Квантова плутаність виявлена у сантиметрному кристалі незвичайного металу, як показали фізики з «шрідінгерівським муравейником».

Квантові «заплутані» дивні метали: новий експериментальний прорив

Що таке дивні метали?
Дивні (або нон‑ферміо) метали – це рідкі сплави, властивості яких знаходяться у проміжному стані між діелектриками та звичайними проводниками. У них є вільні електрони, але вони не поводяться як у звичних металів: опір змінюється майже лінійно з температурою, а при наближенні до абсолютного нуля проявляються незвичайні квантові ефекти. На даний момент ці матеріали мало вивчені; навіть у Вікіпедії немає повної статті про них.

Чому важливо досліджувати їхній струм
У звичайних проводниках електричний струм переноситься «пульсами» – груповою динамікою квазичастинок. У дивних металів, навпаки, струм тече плавно, без помітних флуктуацій, як вода в каналі. Це незвичайне поводження привертає увагу вчених, які намагаються зрозуміти, чому і як можна «пощупати» квантові ефекти на макроскопічному рівні.

Експеримент: від кристалу до квантової заплутаності
1. Синтез – дослідники з Венського технічного університету створили сантиметровий кристал Ce₃Pd₂₀Si₆ (з церії, палладію та кремнію).

2. Умови – кристал охолоджували до десятків мілікельвінів і розміщували в магнітному полі 1,73 Тл вздовж осі [001].

3. Вимірювання – використовували неупруго розсіяння нейтронів у Інституті Лауе‑Ланжева (ILL) у Франції.

Що виявили
- При облученні нейтронами система реагувала значно сильніше, ніж очікувалося.

- Замість того щоб віддавати енергію одній частці, матеріал проявив колективну реакцію – «групове» взаємодія.

- Аналіз за допомогою параметра Фішера (квантовий метрологічний індикатор) показав, що мінімум дев’ять квантово‑заплутаних об’єктів діють спільно.

Таким чином, кристал Ce₃Pd₂₀Si₆ демонструє групову квантову заплутаність навіть у об’ємі сантиметрів. Це перший випадок, коли таке явище зафіксовано в «великому» шматку матеріалу.

Що це означає
- Експеримент зв’язує фізику твердого тіла з квантовою механікою: спостережувані властивості тепер можна описувати через мову квантової інформації.

- Він допомагає пояснити, чому струм у дивних металах тече плавно (зникнення квазичастинок) і чому опір лінійно залежить від температури.

- За словами вчених, «від котки Шрідінгера» можна перейти до «муравейника Шрідінгера»: один підвищений елемент викликає реакцію у дев’яти заплутаних сусідів.

Висновок
Новий експеримент відкриває шлях до розуміння та використання квантових ефектів у макроскопічних системах. Дивні метали, завдяки своїй унікальній структурі, стають живими прикладами того, як колективна квантова заплутаність може проявлятися в реальних матеріалах.