Информационные технологии будущего

Квантовые спиновые жидкости являются кандидатами для потенциального использования в будущих информационных технологиях. До сих пор квантовые спиновые жидкости обычно были обнаружены только в одной или двухмерных магнитных системах. В настоящее время международная группа исследовала кристаллы PbCuTe2O6 с помощью нейтронных экспериментов.

Они обнаружили поведение спиновой жидкости в 3D благодаря так называемой гипер-гиперкагомной решетке. Экспериментальные данные очень хорошо соответствуют теоретическому моделированию, также проведенному в HZB.

ИТ-устройства сегодня основаны на электронных процессах в полупроводниках. Следующим настоящим прорывом может стать использование других квантовых явлений, например, взаимодействия между спинами. Так называемые квантово-спиновые жидкие материалы могут быть кандидатами на такие новые технологии. Они значительно отличаются от обычных магнитных материалов, потому что в магнитных взаимодействиях преобладают квантовые флуктуации: из-за геометрических ограничений в кристаллической решетке спины не могут все «замерзнуть» вместе в основном состоянии - они вынуждены колебаться даже при температурах, близких к абсолютному нулю.

Квантовые спиновые жидкости редки и до сих пор были обнаружены в основном в двумерных магнитных системах. Трехмерные изотропные спиновые жидкости в основном используются в материалах, в которых магнитные ионы образуют пирохлорные или гиперкагомные решетки. Международная группа, возглавляемая физиком из HZB, профессором Беллой Лейк (Bella Lake), в настоящее время исследовала образцы PbCuTe2O6, который имеет трехмерную решетку, называемую гипер-гиперкагомной решеткой.

Физик из HZB, профессор Йоханнес Ройтер (Johannes Reuther), рассчитал поведение такой трехмерной гипер-гиперкагомной решетки с четырьмя магнитными взаимодействиями и показал, что система демонстрирует квантово-спиновое поведение жидкости с определенным спектром магнитной энергии.

С помощью нейтронных экспериментов в ISIS, Великобритания, ILL, Франция и NIST, США, команда смогла доказать наличие очень слабых сигналов этого предсказанного поведения. «Мы были удивлены, насколько хорошо наши данные вписываются в расчеты. Это дает нам надежду, что мы действительно сможем понять, что происходит в этих системах», - объясняет первый автор доктор Шравани Чиллал (Shravani Chillal) из HZB.

Два из четырех магнитных взаимодействий образуют новую трехмерную сеть треугольников с общим углом, известную как гипер-гиперкагомная решетка, что приводит к поведению квантовой спиновой жидкости в PbCuTe2O6

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