Si la electricidad no se degradara durante su transmisión, ¿cómo sería?Si una computadora tuviera un rendimiento exponencial y una precisión perfecta, ¿qué pasaría entonces?Respecto a esta pregunta, el profesor Duncan Haldane había dado una respuesta estándar.
Y en otoño de 2016, este físico y otros dos compañeros recibieron el Premio Nobel de Física por "descubrir los estados topológicos del material y las transiciones topológicas".
En términos sencillos, a través de experimentos rigurosos descubrieron que incluso la materia microscópica más pequeña puede mostrar propiedades macroscópicas y tener estados topológicos.
Esto suena un poco difícil de entender.
Para comprenderlo, es necesario entender lo que significa el topología.
Como se conoce, los matemáticos ven las cosas de una manera muy diferente a la de la gente común.
A menudo tienen el hábito de ver más allá de la superficie para llegar al núcleo de la cuestión.
Y la topología es exactamente esta disciplina que estudia las propiedades de los objetos geométricos o espacios que permanecen constantes, incluso cuando cambian su forma.
Un ejemplo clásico es que, para un topólogo, un donut y una taza de café parecen lo mismo porque ambos tienen un agujero en el medio.
Porque ambos tienen un solo agujero, puedes transformar gradualmente un donut en una taza de café, y viceversa...
Aunque esto puede ser difícil de entender para la mayoría de las personas, incluso extraño, en realidad gracias a este método matemático se han descubierto muchas cosas interesantes en otras áreas.
Especialmente en física e ingeniería material, muchos descubrimientos asombrosos de los años 80 fueron resultado del uso de la topología, proporcionando una base teórica.
Pero a pesar de que la topología se ha utilizado habitualmente para resolver problemas macroscópicos, siempre hubo un problema: ¿Podría ser aplicada a átomos o partículas subatómicas?Estas son afectadas por las leyes cuánticas, lo que las hace estar en estados inciertos tanto de tamaño, posición como forma.
Pero el Premio Nobel de 2016 cambió eso.
Incluso estas minúsculas partículas subatómicas tienen características topológicas!Esta teoría no afecta la vida diaria, pero para la ingeniería de computadoras abre un nuevo mundo.
En este fascinante mundo cuántico, estas propiedades se manifiestan con una increíble estabilidad y algunas características notables en ciertas etapas de la materia.
El ejemplo más típico es el semiconductor topológico.
En particular, la detección de esta característica en el material grafeno llevó al nacimiento del supermaterial sg-1 y a los chips basados en carbono.
Al mismo tiempo, estas características impulsan los avances en la investigación de computadoras cuánticas.
Según el principio de las computadoras cuánticas, su principal función es almacenar información en una cosa llamada qubit.
Esto se debe a que las partículas subatómicas pueden estar en varios estados al mismo tiempo.
Por esta razón, las computadoras cuánticas resuelven problemas con un rendimiento exponencial comparado con las computadoras tradicionales.
El problema es que estas partículas subatómicas son muy frágiles.
Diferentes a los átomos estables, incluso una perturbación leve puede cambiar su estado, lo cual en la jerga cuántica se llama "decoherencia".
Cualquier influencia del entorno puede hacer colapsar el estado de superposición del qubit!Para solucionarlo, o bien deben reducir las interferencias, o aumentar la estabilidad, o incluso ambas.
Independientemente de qué camino tome, debe garantizar que estas partículas subatómicas sean lo más estáticas posible.
Y esto es uno de los problemas centrales en el desarrollo de las computadoras cuánticas...
En el laboratorio subterráneo del tercer piso de la Academia Superior de Jinling.
La habitación que se usaba como almacén provisional estaba ahora repleta de equipos nuevos.
Entre ellos, un sistema multifuncional para medir propiedades físicas, un terraplán, un magnetómetro de muestras vibrantes y frías, un testador de resistencia magnética a bajas temperaturas e incluso una máquina de secado congelado in situ.
Aunque no eran equipos de lujo, eran bastante completos.
Además, había una impresora 3D que podía imprimir con precisión hasta 8 micras, principalmente para fabricar los moldes plásticos necesarios para los experimentos.Colocando un film del tamaño de un dedo pulgar en el sistema de deposición por sputtering controlado, Lu Zhi revisó cuidadosamente los datos en la tabla experimental.