Physiker erschaffen Quantenmaterie, die nicht existieren sollte – einfach so

Quantentechnologie, das Feld, das verspricht, Ihren Laptop in ein Gehirn von der Größe eines Planeten zu verwandeln, kriecht langsam aus dem Labor in Richtung Industrien, die sie tatsächlich nutzen könnten. Eine neue Studie unter der Leitung von Cal Poly Physikdozent Ian Powell und dem Studentenforscher Louis Buchalter (B.S. in Physik, 2025) hat herausgefunden, dass man durch geschicktes Wackeln eines Magnetfelds exotische Quantenzustände erzeugen kann, die kein statisches Gegenstück haben. Die Arbeit, veröffentlicht in Physical Review B unter dem Titel „Flux-Switching Floquet Engineering“, deutet darauf hin, dass die Seltsamkeit der Materie durch zeitliche Veränderung ihrer Umgebung hochgeschraubt werden kann.

„Nützliche Quanteneigenschaften können nicht nur davon abhängen, was ein Material ist, sondern auch davon, wie es zeitlich angetrieben wird“, sagte Powell, vermutlich während er an einem Knopf mit der Aufschrift „Realität“ drehte. Durch periodisches Umpolen der Magnetfelder erzeugte das Team getriebene Quantenphasen, die in statischen Materialien nicht existieren. Diese Zustände sind stabiler und weniger anfällig für das „Rauschen“, das Quantencomputer wie einen Kleinkind mit einem Taschenrechner agieren lässt. Die Auswirkungen? Besseres Quantencomputing und Simulation, obwohl Powell zugibt, dass die Heilung von Krebs oder die Optimierung Ihrer Altersvorsorge noch ein paar experimentelle Bestätigungen entfernt sind.

Die Forschung enthüllte auch ein mathematisches Muster, das höherdimensionale Systeme widerspiegelt, was bedeutet, dass einfache Aufbauten komplexe Quantenphysik simulieren könnten, ohne ein Multiversum bauen zu müssen. Das Team kartierte ein topologisches Phasendiagramm – im Grunde ein Spickzettel dafür, wo stabile Quantenzustände leben. Für Buchalter, der nun an der University of Washington einen Master in Materialwissenschaften anstrebt, lehrte ihn das Projekt, dass „Forschung selten ein geradliniger Prozess ist“. Übersetzung: Es beinhaltet viel Starren auf Grafiken und Murmeln. Er hofft, weiterhin Quantengeräte in einem nationalen Labor zu entwickeln, vermutlich einem mit besserem Kaffee.