Ett nytt material skapat av forskare vid Oregon State University är ett viktigt steg mot nästa generations superdatorer.

Dessa "kvantdatorer" kommer att kunna lösa problem långt utanför räckhåll för befintliga datorer samtidigt som de arbetar mycket snabbare och förbrukar mycket mindre energi.

Forskare vid OSU:s College of Science har utvecklat en oorganisk förening som antar en kristallstruktur som kan upprätthålla ett nytt tillstånd som kallas kvantspinnvätska, ett viktigt framsteg mot kvantberäkning.

I den nya föreningen, litium -osmiumoxid, osmiumatomer bildar ett bikakeliknande gitter, upprätthålla ett fenomen som kallas "magnetisk frustration" som kan leda till kvantspinnvätska som förutsagt av fysikteoretiker i kondenserad materia.

Motsvarande författare Mas Subramanian, Milton Harris professor i materialvetenskap vid OSU, förklarar att i en permanent magnet som en kompassnål, elektronerna snurrar på ett inriktat sätt - det vill säga de roterar alla i samma riktning.

"Men i en frustrerad magnet, atomarrangemanget är sådant att elektronen snurrar inte kan uppnå en ordnad inriktning och istället är i ett konstant fluktuerande tillstånd, analogt med hur joner skulle se ut i en vätska, "Sa Subramanian.

Litium -osmiumoxiden som upptäcktes vid OSU visar inga bevis för magnetisk ordning även när den fryses till nästan absolut noll, vilket tyder på att ett underliggande kvantspinnande flytande tillstånd är möjligt för föreningen, han sa.

"Vi är glada över den här nya utvecklingen eftersom den utvidgar sökområdet efter nya kvantspinnande flytande material som kan revolutionera vårt sätt att bearbeta och lagra data, "Subramanian sa." Fenomenet kvantspinnvätska har hittills upptäckts i mycket få oorganiska material, några innehåller iridium. Osmium ligger alldeles intill iridium i det periodiska systemet och har alla rätt egenskaper för att bilda föreningar som kan upprätthålla kvantspinnets flytande tillstånd. "

Arthur Ramirez, kondensat fysiker vid University of California, Santa Cruz, en av medförfattarna i tidningen, noterade att denna förening är det första bikakestrukturerade materialet som innehåller osmium och förväntar sig att mer kommer att följa.

Ramirez noterade också att denna studie visar vikten av tvärvetenskapligt samarbete mellan materialkemister och kondenserade fysiker som sysslar med syntes, teori och mätningar för att ta itu med framväxande vetenskap som kvantspinnvätska.

Nästa steg för Subramanians team är att utforska den kemi som behövs för att skapa olika perfekt ordnade kristallstrukturer med osmium.

National Science Foundation finansierar forskningen genom sitt DMREF -program:Designing Materials to Revolutionize and Engineer our Future. Fynd publicerades idag i Vetenskapliga rapporter .

Begreppet kvantberäkning är baserat på subatomära partiklers förmåga att existera i mer än ett tillstånd när som helst.

Klassisk databehandling bygger på bitar - information som finns i ett av två tillstånd, a 0 eller a 1. I kvantberäkning, information översätts till kvantbitar, eller qubits, som kan lagra mycket mer information än en 0 eller 1 eftersom de kan vara i någon "överlagring" av dessa värden.

Tänk på bitar och qubits genom att visualisera en sfär. Lite kan bara vara vid någon av de två polerna på sfären, medan en qubit kan vara var som helst på sfären. Vad det betyder är mycket mer informationslagringspotential och mycket mindre energiförbrukning.