NP: учёные нашли доказательства квантовой спиновой жидкости в кагоме-структуре

Учёные из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфорда провели серию экспериментов, подтвердив существование квантового спинового состояния в материале с кагоме-решёткой. Их работа, опубликованная в Nature Physics, считается важным шагом в изучении квантовых спиновых жидкостей.

Квантовая спин-жидкость представляет собой особое состояние вещества, в котором электроны не формируют упорядоченный магнитный рисунок даже при крайне низких температурах. Такое состояние отличается высокой квантовой запутанностью и отсутствием привычного магнитного порядка. Оно активно изучается как потенциальная основа для будущих квантовых вычислительных устройств и инновационных систем хранения данных.

Команда под руководством Янга С. Ли создала высококачественный образец Zn-барлоуита с кагоме-структурой и охладила его до экстремально низких температур. Затем материал исследовали методом неупругого рассеяния нейтронов, что позволило подробно изучить магнитные возбуждения внутри кагоме-слоёв и сопоставить их с теоретическими моделями.

Ученые обнаружили, что элементарные возбуждения в материале проявляются не как обычные магноны, а как спиноны — дробные квазичастицы, которые образуют стандартные спиновые возбуждения. Эти результаты оказались близки к данным, полученным ранее при изучении другого кагоме-материала — гербертсмитита.

Подобное совпадение говорит о том, что квантовая спин-жидкость может быть характерной для широкого спектра материалов с кагоме-решёткой. По словам Янга С. Ли, одной из ключевых задач остаётся поиск материала, который позволит окончательно подтвердить существование основного состояния квантовой спин-жидкости. Новое исследование значительно приблизило учёных к этому.

Более глубокое понимание свойств спин-жидкостей может повлиять на развитие квантовых технологий: такие материалы рассматриваются как потенциальная основа для высокопроизводительных квантовых систем, используемых в вычислениях и хранении данных.

Рекомендуем также:

1. Город, который уснул: здесь мог быть один из самых необычных туристических хитов России