Vật liệu "siêu rắn" giúp làm mát máy tính lượng tử

Các chuyên gia phát hiện vật liệu mới có thể thay thế heli, giúp tạo ra nhiệt độ cực thấp cần thiết cho những ứng dụng công nghệ cao.

Nhóm chuyên gia dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu tại Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc tại Bắc Kinh phát hiện vật liệu mới có tiềm năng ứng dụng lớn trong máy tính lượng tử, Interesting Engineering hôm 24/1 đưa tin.

Mô phỏng máy tính lượng tử. (Ảnh: bpawesome/iStock).

Đây có thể là bước đột phá lớn với Trung Quốc, nước vốn phụ thuộc vào heli nhập khẩu từ các nước khác, trong đó có Mỹ. Heli lỏng - thông qua công nghệ đông lạnh - được sử dụng làm chất làm mát suốt gần một thế kỷ trong các nghiên cứu và ứng dụng thực tế đòi hỏi nhiệt độ cực lạnh, từ thiết bị y tế đến thám hiểm không gian sâu.

Nhưng heli là tài nguyên khan hiếm và nhu cầu về tài nguyên này trong các ngành công nghệ cao ngày càng tăng. Điều này đặc biệt đúng với helium-3, một đồng vị hiếm đóng vai trò là chất làm mát hiệu quả trong các điều kiện khắc nghiệt.

Sau quá trình thí nghiệm, các chuyên gia phát hiện một vật liệu từ tính lượng tử gốc coban gọi là "siêu rắn". Nó mang các đặc tính rắn và lỏng, là chất làm mát thay thế tiềm năng.

Vật liệu siêu rắn đã thành công làm lạnh xuống dưới 1 Kelvin, cho thấy khả năng đạt được nhiệt độ cực thấp. Trong vật lý, nhiệt độ cực thấp là khoảng 0 - 4,2 Kelvin, một phạm vi quan trọng cho các công nghệ tiên tiến như máy tính lượng tử. Về lý thuyết, nhiệt độ thấp nhất có thể đạt được trong vật lý là độ 0 tuyệt đối, hay 0 Kelvin (tương đương -273 độ C).

Nhóm nghiên cứu đã đạt được những bước tiến trong việc tái tạo và ứng dụng thí nghiệm trong các môi trường cụ thể, nhưng vật liệu mới vẫn có những hạn chế. Theo giáo sư Sun Peijie từ Phòng thí nghiệm Vật lý Vật chất Ngưng tụ Quốc gia Bắc Kinh, vật liệu mới cần được sử dụng trong môi trường có nhiệt độ khoảng 4 Kelvin. Thêm vào đó, các chuyên gia cần vượt qua một số thách thức kỹ thuật trước khi có thể ứng dụng rộng rãi. Giáo sư Sun cũng cho biết, việc tìm ra chất siêu rắn có thể truyền cảm hứng cho các nhà khoa học khám phá những vật liệu khác, từ đó thúc đẩy vật lý phát triển.