В мире квантовых материалов произошло событие, способное изменить подход к проектированию электроники: ученые нашли вещество, которое умеет переключаться между двумя разными квантовыми состояниями буквально по команде. Это открытие сулит появление вычислительных чипов с более высоким быстродействием и датчиков, способных подстраиваться под внешние условия. Объектом пристального внимания исследователей стал сульфид никеля со сложной формулой KxNi4S2, где концентрация калия может плавно меняться в диапазоне от нуля до единицы в зависимости от условий синтеза.
История этого соединения началась в 2021 году, когда его получили в рамках экспериментов по созданию новых сверхпроводников. Но при детальном изучении свойств выяснилось любопытное: под действием электрического тока атомы калия начинают мигрировать из слоистой структуры материала, деформируя ее. И самое главное — этот процесс полностью обратим, что позволяет одному и тому же образцу находиться в двух принципиально разных квантовых конфигурациях: с так называемыми конусами Дирака или с плоскими энергетическими зонами.
С физической точки зрения разница между этими состояниями колоссальна. В первом случае электроны движутся так, словно у них нет массы, развивая огромные скорости. Во втором — их поведение резко меняется: они замедляются, демонстрируя свойства гораздо более тяжелых частиц. Способность материала переключаться между двумя этими режимами открывает невиданные ранее возможности для управления электронными потоками. Это означает, что инженеры смогут создавать устройства, где за динамическое регулирование электронных свойств отвечает не набор разных материалов, а одна-единственная система, меняющая характер своего поведения в реальном времени.
Учёные обнаружили опасность ошибок квантовых компьютеров.