В обычном магнитном веществе спины — магнитные моменты отдельных частиц — ведут себя как маленькие магниты и при сильном понижении температуры образуют упорядоченную структуру, ориентируясь в одну сторону. Совсем иначе ведет себя квантовая спиновая жидкость: она получила свое название за то, что в ней спины электронов остаются «жидкими», то есть не выстраиваются в упорядоченную структуру даже при очень низких температурах.
Такое состояние было предсказано еще 40 лет назад, однако до сих пор ученым не удавалось получить реальных экспериментальных доказательств, что оно существует. В новой работе международная группа исследователей изучила некоторые свойства спиновой жидкости. Результаты их экспериментов опубликованы в журнале Nature Materials.
Одно из характерных свойств квантовой спиновой жидкости — так называемое фракционирование электронов, то есть их «распад» на две частицы. Чтобы создать условия, в которых возникает квантовая спиновая жидкость, ученые использовали кристаллы хлорида рутения (RuCl_3), изучая их магнитные свойства под действием потока нейтронов (нейтральных компонент ядра атомов). По спектру потока отраженных частиц можно было судить о распределении магнитных зарядов в образце. Анализ полученных данных подтвердил, что при низких температурах в кристалле хлорида рутения может формироваться квантовая спиновая жидкость.
Особый интерес к фракционированию электронов связан с их потенциальным использованием при создании квантовых компьютеров. Теоретически кубиты на их основе будут более стабильными и менее чувствительными к помехам, и квантовые компьютеры, использующие фракционированные электроны, смогут проводить вычисления быстрее, чем современные.
Такое состояние было предсказано еще 40 лет назад, однако до сих пор ученым не удавалось получить реальных экспериментальных доказательств, что оно существует. В новой работе международная группа исследователей изучила некоторые свойства спиновой жидкости. Результаты их экспериментов опубликованы в журнале Nature Materials.
Одно из характерных свойств квантовой спиновой жидкости — так называемое фракционирование электронов, то есть их «распад» на две частицы. Чтобы создать условия, в которых возникает квантовая спиновая жидкость, ученые использовали кристаллы хлорида рутения (RuCl_3), изучая их магнитные свойства под действием потока нейтронов (нейтральных компонент ядра атомов). По спектру потока отраженных частиц можно было судить о распределении магнитных зарядов в образце. Анализ полученных данных подтвердил, что при низких температурах в кристалле хлорида рутения может формироваться квантовая спиновая жидкость.
Особый интерес к фракционированию электронов связан с их потенциальным использованием при создании квантовых компьютеров. Теоретически кубиты на их основе будут более стабильными и менее чувствительными к помехам, и квантовые компьютеры, использующие фракционированные электроны, смогут проводить вычисления быстрее, чем современные.