量子自旋液體之謎 50年後揭開神祕面紗
編譯／高晟鈞
近日，量子科學中心的研究人員透過先進的中子散射技術和計算分析，證實了KYbSe2材料中的量子自旋液體行為，驗證了數十年前的假設。這項突破對於量子計算和超導體的發展有著里程碑式的意義。
量子自旋液體
量子自旋液體（QSL）狀態的假說，第一次於1973年由物理學家Phil Anderson所提出。經歷了50年後，於近日終於被證實。
QSL是一種不尋常的物質狀態，由糾纏或內在連結的磁性原子（自旋）的相互作用所控制。這些材料因其層狀三角形晶格和有望有助於構建高品質超導體和量子計算組件的特性而備受推崇。
方法與結果
透過結合理論、實驗和計算技術，研究小組觀察到了QSL的多個特徵：量子糾纏、奇異的準粒子以及交換相互作用的正確平衡。這些平衡控制著自旋如何影響周圍粒子。
透過使用ORNL散裂中子源的冷中子波譜儀，研究團隊檢測了KYbSe2的自旋動力學並將結果與理論模型進行了對比。研究人員發現，證據表明該材料接近量子離界點，並在臨界點觀測到了QSL的現象。隨後，他們用了SNS寬角範圍光譜儀分離了其單離子的磁性態。
量子自旋液體的未來方向。
對於QSL的進一步了解，對於下一代技術的開發至關重要，其中包括了量子電子學、量子磁體和其他量子設備。儘管KYbSe2算不上真正的QSL，但約 85% 的磁性在低溫下波動的事實，已經顯示出其強大的潛力。
QSC實驗學家和計算科學家正在計劃針對銅鐵礦材料進行平行研究和模擬，他們的目標是加速尋找真正的QSL。「我們非常確定這個化學空間中的某個地方存在著真正的QSL，而我們已經知道如何找到他。」作者AO Scheie總結道。
資料來源:Scitechdaily
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