Физики открыли новое квантовое состояние, где электроны ведут себя хаотично

Физики из Университета Флориды идентифицировали условия формирования обобщённого кристалла Вигнера — гибридного состояния, где электроны образуют кристаллическую решётку, но могут переходить в более жидкую форму. Используя передовые вычислительные методы, включая точную диагонализацию и тензорные сети, исследователи определили «квантовые ручки» для управления фазовыми переходами в двумерных муаровых системах, позволяющие создавать различные кристаллические формы (полосы, соты), в отличие от традиционных треугольных решёток Вигнера. Это открывает новые возможности для контроля состояний вещества на квантовом уровне.

В ходе исследования было обнаружено ранее неизвестное «пинбольное» состояние материи, где часть электронов остаётся закреплённой в кристаллической решётке (изолирующее поведение), а другая часть свободно движется (проводящее поведение). Это первый случай наблюдения такого уникального квантовомеханического эффекта для изученной плотности электронов. Состояние напоминает движение шарика в пинболе, отскакивающего между стационарными столбиками, и демонстрирует одновременное сосуществование изолирующих и проводящих свойств.

Открытие имеет фундаментальное значение для развития квантовых технологий, включая квантовые вычисления и спинтронику. Понимание того, как электроны взаимодействуют и влияют друг на друга в сложных системах, может привести к созданию более эффективных наноэлектронных устройств с пониженным энергопотреблением. Исследователи планируют дальнейшее изучение квантовых переходов между состояниями материи, что может стимулировать инновации в сверхпроводящих и атомных технологиях.