Ученым впервые удалось «приготовить» квантовую спин-жидкость

Экспериментальная установка

В 1987 году Пол В. Андерсон (Paul W. Anderson), Лауреат Нобелевской премии в области физики, выдвинул предположение, что явление высокотемпературной сверхпроводимости может быть связано с экзотическим квантовым состоянием материи, известным как квантовая спин-жидкость. В таком состоянии магнитные моменты частичек материи ведут себя подобно жидкости, однако, такая жидкость не «замерзает» даже при температуре абсолютного нуля. Подобные экзотические состояния материи считаются перспективными кандидатами для их использования в квантовых вычислительных системах, однако, до последнего момента времени ученым не удавалось получить спин-жидкость, подходящую для ее использования в различных квантовых технологиях.

И лишь недавно, исследователям из университета Аальто, Финляндия, бразильского Центра физических исследований (CBPF), технического университета Брауншвейга и университета Нагои впервые удалось создать сверхпроводящую квантовую спин-жидкость, свойства которой максимально приближены к свойствам теоретической жидкости, предсказанным Полом Андерсоном. А создание квантовой спин-жидкости стало возможным благодаря разработанной в университете Аальто технологии управления свойствами некоторых магнитных материалов.

Большинство из существующих высокотемпературных сверхпроводников имеют в своей основе оксид меди, в которой ионы меди формируют квадратную кристаллическую решетку, а магнитные моменты соседних ионов направлены в противоположных направлениях. Когда такая стройная кристаллическая структура нарушается путем изменения степени окисления меди, материал становится сверхпроводником. Однако, замена обычных ионов меди на ионы, имеющие электронную структуру d10 и d0, превратила всю кристаллическую структуру в квантовую спин-жидкость.

«В будущем метод замены ионов d10/d0 может быть использован по отношению ко многим другим видам магнитных материалов, что позволит нам получить целый ряд новых материалов, обладающих уникальными квантовыми свойствами» — рассказывает Отто Мастонен (Otto Mustonen), исследователь из университета Аальто.

Для регистрации факта создания квантовой спин-жидкости и определения ее свойств ученые использовали технологию спин-спектроскопии. Эта технология основана на взаимодействии подобных электронам элементарных частиц, таких, как мюоны, с исследуемым материалом. Такой метод способен определить даже самые слабые магнитные поля, существующие в квантовом материале.

«В дополнение к сложному и высококачественному оборудованию, данный вид исследований требует совместной работы ученых-физиков, химиков и ученых других направлений» — рассказывает профессор Маарит Карпинен (Maarit Karppinen), — «Но совместными усилиями такой многопрофильной команды мы сможем изучить свойства квантовых спин-жидкостей и подойти вплотную к практическому созданию так называемого топологического квантового компьютера».

Ключевые слова:
Квантовая, Жидкость, Спин, Оксид, Медь, Кристаллическая, Решетка, Структура, Ион, Магнитный, Момент

Первоисточник

Другие новости по теме:

Share Button

Материалы по теме:

Сверхтяжелые гравитино стали кандидатами на звание частиц темной материи
Несмотря на то, что количество темной материи в окружающей нас Вселенной превышает количество обычной материи в пять раз, эта темная материя остается неуловимой и ...
Самая быстрая камера в мире на сегодняшний день снимает со скоростью 70 триллионов кадров в секунду
Наилучшие модели камер, устанавливаемых в современных смартфонах, могут снимать в режиме замедленной съемки со скоростью более 1000 кадров в секунду, скорость же профессиональных специализированных ...
Ученые CERN измерили массу бозона Хиггса с высокой точностью
Обнаружение бозона Хиггса учеными Европейской организации ядерных исследований CERN в 2012 году является, без сомнений, одним из самых важных научных открытий нынешнего десятилетия. С ...
Создан новый сверхвысокочувствительный датчик, измеряющий малые силы при помощи единственного атома
Исследователи из университета Гриффита (Griffith University), работавшие совместно с учеными из австралийской научно-исследовательской организации CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), разработали новую высокоточную ...
В Дубае появилось самое большое в мире здание, возведенное при помощи трехмерного принтера
Компания Apis Cor, специализирующаяся на технологиях строительной трехмерной печати, недавно завершила сооружение того, что можно назвать самым большим в мире на сегодняшний день "напечатанным" ...
You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

Leave a Reply

Яндекс.Метрика