Физики продвинулись в понимании квантового зацепления

Недавно физики из Института теоретической физики им. Фреда Кавли (KITP) в Санта-Барбаре сделали важный шаг в изучении концепции в квантовой физике, называемой квантовое зацепление. Используя компьютеры для вычисления экстремального случая квантового зацепления – как спин каждого электрона в определенном материале мог бы зацепляться со спином другого электрона – команда исследователей обнаружила способ предсказывать эту характеристику. Ожидается, что исследование найдет применение в области информационных технологий.

Квантовое зацепление – это эффект, при котором измерение одной части системы воздействует на состояние другой. Например, определение состояния одного из зацепленных электронов определяет состояние другого, который может быть на значительном расстоянии. В последние годы ученые осознали, что зацепление электронов в различной степени присутствует в твердых телах. Крайним случаем этого является квантовая спиновая жидкость – состояние материи, в котором спин каждого электрона связан с другим. Квантовые спиновые жидкости пытаются найти в экспериментах в природных и искусственных минералах. Ключевой вопрос, стоящий перед физиками, как теоретически вычислить, какие материалы являются квантовыми спиновыми жидкостями.

«В нашей статье мы дали ответ на этот вопрос, показав, что точное количественное измерение «дальнодействующего» зацепления может быть вычислено для реалистических моделей электронных материалов, - сказал проф. Леон Балентс (Leon Balents). – Наши результаты обеспечили явное указание на этот специальный тип зацепления, которое определяет, является или нет данный материал квантовой спиновой жидкостью».

Результаты показали, что символический пример проблемы этого типа -материал с электронами, спины которых составляют тригексагональное покрытие (решетка кагоме - kagome lattice), - в самом деле является квантовой спиновой жидкостью.

«Мы ожидаем, что разработанная нами техника найдет широкое применение для поиска этих уникальных квантовых состояний, которые в будущем могут иметь замечательные приложения в области информационных технологий», - сказал проф. Балентс.

Решетка кагоме

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365