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

Учёные из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета провели серию опытов, которые подтвердили существование квантового спинового состояния в материале с кагоме-решёткой. Результаты этой работы были опубликованы в журнале Nature Physics, где авторы заявляют о значительном вкладе в фундаментальное понимание квантовых спиновых жидкостей.

Квантовая спин-жидкость — это уникальное состояние вещества, при котором электроны не создают упорядоченной магнитной структуры даже при очень низких температурах. В этом состоянии наблюдается высокая степень квантовой запутанности и отсутствие традиционного магнитного порядка. Это состояние активно исследуется в области конденсированных сред и квантовой материи, так как оно открывает новые возможности для развития передовых технологий, включая квантовые вычисления и системы хранения данных.

Под руководством Янга С. Ли команда учёных создала высококачественные образцы материала на основе Zn-барлоуита с кагоме-решёткой. Образец был охлаждён до экстремально низких температур и изучен методом неупругого рассеяния нейтронов. Этот метод позволил детально исследовать элементарные магнитные возбуждения в кагоме-слоях и сравнить их с теоретическими предсказаниями.

В ходе измерений было обнаружено, что фундаментальные спиновые возбуждения в кагоме-слоях проявляются не как магноны, а в виде спинонов — дробных квазичастиц, составляющих стандартные спиновые возбуждения. Полученные данные согласуются с результатами исследований другого кагоме-материала — гербертсмитита.

Это сходство указывает на то, что состояние квантовой спин-жидкости может быть характерно для широкого класса материалов с кагоме-решёткой. Янг С. Ли подчёркивает, что ключевой задачей остаётся определение материала, который позволит однозначно доказать существование основного состояния квантовой спин-жидкости. Результаты этого исследования являются важным шагом в этом направлении.

Глубокое понимание квантовых спин-жидкостей может существенно повлиять на развитие квантовых технологий. Работа открывает новые перспективы для создания высокопроизводительных квантовых систем, что может привести к значительным достижениям в области вычислений и хранения данных.