Фізики створили пристрій, здатний витягувати воду з повітря пустель
24 Березня , 2018
Влітку відбудеться запуск сонячного вітрила 2.0 на навколоземну орбіту
25 Березня , 2018

Вченим вперше вдалося “приготувати” квантову спін-рідину

У 1987 році Пол Ст. Андерсон (Paul W. Anderson), Лауреат Нобелівської премії з фізики, висунув припущення, що явище високотемпературної надпровідності може бути пов’язане з екзотичним квантовим станом матерії, відомим як квантова спін-рідина. В такому стані магнітні моменти частинок матерії ведуть себе подібно рідині, однак, така рідина не замерзає навіть при температурі абсолютного нуля. Подібні екзотичні стани матерії вважаються перспективними кандидатами для їх використання в квантових обчислювальних системах, проте, до нині вченим не вдавалося отримати спін-рідину, придатну для використання в квантових технологіях.

І лише нещодавно, дослідникам з університету Аальто (Фінляндія), бразильського Центру фізичних досліджень (CBPF), технічного університету Брауншвейга і університету Нагої вперше вдалося створити надпровідну квантову спін-рідину, властивості якої максимально наближені до властивостей теоретичної рідини, передбаченої Полом Андерсоном. А створення квантової спін-рідини стало можливим завдяки розробленій в університеті Аальто технології керування властивостями деяких магнітних матеріалів.
Більшість високотемпературних надпровідників мають у своїй основі оксид міді, в якій іони міді формують квадратну кристалічну решітку, а магнітні моменти сусідніх іонів спрямовані в протилежних напрямках. Коли така струнка кристалічна структура порушується шляхом зміни ступеня окислення міді, матеріал стає надпровідником. Однак, заміна звичайних іонів міді на іони, що мають електронну структуру d10 і d0, перетворила всю кристалічну структуру в квантову спін-рідину.
“В майбутньому метод заміни іонів d10/d0 може бути використаний по відношенню до багатьох інших видів магнітних матеріалів, що дозволить нам отримати цілий ряд нових матеріалів, що володіють унікальними квантовими властивостями” – розповідає Отто Мастонен (Otto Mustonen), дослідник з університету Аальто.
Для реєстрації факту створення квантової спін-рідини та визначення її властивостей вчені використовували технологію спін-спектроскопії. Ця технологія заснована на взаємодії подібних електронам елементарних частинок, таких, як мюони, з досліджуваним матеріалом. Такий метод здатний визначити навіть найслабкіші магнітні поля, наявні в квантовому матеріалі.

“На додаток до складного і високоякісного обладнанню, даний вид досліджень вимагає спільної роботи вчених-фізиків, хіміків та вчених інших напрямків”, – розповідає професор Мааріт Карпінен (Maarit Karppinen), – “Але спільними зусиллями такої багатопрофільної команди ми зможемо вивчити властивості квантових спін-рідин і підійти впритул до практичного створення так званого топологічного квантового комп’ютера”.

Джерело

LEU
LEU

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: