Kvanttiteknologian potentiaali on valtava, mutta nykyään se rajoittuu suurelta osin laboratorioiden äärimmäisen kylmiin ympäristöihin. Nyt Tukholman yliopistossa on pystytty osoittamaan, miten laservaloa käytetään kvanttikäyttäytymisen indusoimiseen huoneenlämpötilassa - ja ei-magneettisista materiaaleista tulee magneettisia.
Asialla olivat tutkijat ruotsalaistutkijat yhdessä italialaisen Ca' Foscari -yliopiston tutkijoiden kanssa. Läpimurron odotetaan avaavan tietä nopeammille ja energiatehokkaammille tietokoneille, tiedonsiirrolle ja tietojen tallentamiselle.
Kvanttiteknologian kehityksen odotetaan mullistavan useita tärkeitä yhteiskunnan alueita ja tasoittavan tietä täysin uusille teknologisille mahdollisuuksille viestinnässä ja energiassa. Erityisen kiinnostavia ovat kvanttihiukkasten erityiset ja omituiset ominaisuudet: ne poikkeavat täysin klassisen fysiikan laeista ja voivat saada materiaalit muuttumaan magneettisiksi tai suprajohtaviksi.
Maailmalla tutkitaan eri tapoja toteuttaa kvanttitiloja. Toistaiseksi tiedemiehet ovat onnistuneet luomaan kvanttikäyttäytymistä, kuten magnetismia ja suprajohtavuutta, vain erittäin kylmissä lämpötiloissa. Näin ollen kvanttitutkimuksen mahdollisuudet rajoittuvat toistaiseksi laboratorioympäristöihin.
Nyt tutkijat Tukholman yliopistosta, Pohjoismaisesta teoreettisen fysiikan NORDITA-instituutista, Connecticutin yliopistosta, SLAC:n kansallisesta kiihdytinlaboratoriosta USA:sta, National Institute for Materials Science -instituutista Tsukubasta Japanista, Elettra-Sincrotrone Triestestä, Rooman yliopistosta ja Venetsian Ca' Foscari -yliopistosta ovat pystyneet ensimmäistä kertaa osoittamaan, kuinka laservaloa käytetään magnetismin indusoimiseen ei-magneettisessa materiaalissa huoneenlämpötilassa. Nature-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa tutkijat altistivat titaaniin ja strontiumiin perustuvan kvanttimateriaalin lyhyille mutta voimakkaille lasersäteille, mikä teki aineista magneettisia.
- Uusi menetelmämme perustuu siihen, että valo häiritsee ja "huijaa" tässä materiaalissa olevia atomeja ja elektroneja ja saa ne kiertämään virroissa, jotka tekevät siitä yhtä magneettisen kuin jääkaappimagneetin. Olemme pystyneet tekemään tämän kehittämällä uuden infrapunavalolähteen, jossa on "korkkiruuvin" muotoinen polarisaatio. Tämä on ensimmäinen kerta kokeen aikana, kun olemme pystyneet indusoimaan ja näkemään selvästi, kuinka materiaali muuttuu magneettiseksi tavallisessa huoneenlämpötilassa, tutkimusjohtaja Stefano Bonetti Tukholman yliopistosta ja Ca' Foscari -yliopistosta Venetsiassa (kuvassa).
Bonettin mukaan menetelmä mahdollistaa magneettisten materiaalien valmistamisen monista eristeistä, koska magneetit on yleensä valmistettu metalleista. Menetelmä perustuu teoriaan, jonka mukaan titaaniatomien "sekoittaminen" ympyräpolarisoidulla valolla titaaniin ja strontiumiin perustuvassa oksidissa muodostaa magneettikentän. Nyt tämä teoria on ensimmäistä kertaa vahvistettu käytännössä.
Kuva: Knut ja Alice Wallenbergin Säätiö / Magnus Bergström
