Квантовая спин-жидкость

22.03.2018

В 1987 году Пол В. Андерсон (Paul W. Anderson), Лауреат Нобелевской премии в области физики, выдвинул предположение, что явление высокотемпературной сверхпроводимости может быть связано с экзотическим квантовым состоянием материи, известным как квантовая спин-жидкость. В таком состоянии магнитные моменты частичек материи ведут себя подобно жидкости, однако, такая жидкость не "замерзает" даже при температуре абсолютного нуля. Подобные экзотические состояния материи считаются перспективными кандидатами для их использования в квантовых вычислительных системах, однако, до последнего момента времени ученым не удавалось получить спин-жидкость, подходящую для ее использования в различных квантовых технологиях.

И лишь недавно, исследователям из университета Аальто, Финляндия, бразильского Центра физических исследований (CBPF), технического университета Брауншвейга и университета Нагои впервые удалось создать сверхпроводящую квантовую спин-жидкость, свойства которой максимально приближены к свойствам теоретической жидкости, предсказанным Полом Андерсоном. А создание квантовой спин-жидкости стало возможным благодаря разработанной в университете Аальто технологии управления свойствами некоторых магнитных материалов.

Большинство из существующих высокотемпературных сверхпроводников имеют в своей основе оксид меди, в которой ионы меди формируют квадратную кристаллическую решетку, а магнитные моменты соседних ионов направлены в противоположных направлениях. Когда такая стройная кристаллическая структура нарушается путем изменения степени окисления меди, материал становится сверхпроводником. Однако, замена обычных ионов меди на ионы, имеющие электронную структуру d10 и d0, превратила всю кристаллическую структуру в квантовую спин-жидкость.

"В будущем метод замены ионов d10/d0 может быть использован по отношению ко многим другим видам магнитных материалов, что позволит нам получить целый ряд новых материалов, обладающих уникальными квантовыми свойствами" - рассказывает Отто Мастонен (Otto Mustonen), исследователь из университета Аальто.

Для регистрации факта создания квантовой спин-жидкости и определения ее свойств ученые использовали технологию спин-спектроскопии. Эта технология основана на взаимодействии подобных электронам элементарных частиц, таких, как мюоны, с исследуемым материалом. Такой метод способен определить даже самые слабые магнитные поля, существующие в квантовом материале.

"В дополнение к сложному и высококачественному оборудованию, данный вид исследований требует совместной работы ученых-физиков, химиков и ученых других направлений" - рассказывает профессор Маарит Карпинен (Maarit Karppinen), - "Но совместными усилиями такой многопрофильной команды мы сможем изучить свойства квантовых спин-жидкостей и подойти вплотную к практическому созданию так называемого топологического квантового компьютера".

<< Назад: Лето станет длиннее и жарче 23.03.2018

>> Вперед: Самый быстрый в мире жесткий диск от Seagate 22.03.2018

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Увлажнитель-очиститель 05.09.2001 Единственное в своем роде и не имеющее аналогов малогабаритное и простое устройство для очистки, увлажнения и стерилизации воздуха жилых и небольших производственных комнат. Загрязненный сухой воздух засасывается в прибор и попадает на пластинчатые барабаны с высокой удельной поверхностью (до 4,2 кв. м), вращающиеся в воде. Механические частицы пыли (размером до одного микрона) задерживаются и оседают в водной среде. Одновременно с большой поверхности барабанов интенсивно испаряется чистая вода. Воздух окружающего пространства оптимально увлажняется. В небольших количествах (до 50 мл) в воду добавляется биоабсорбер, нейтрализующий болезнетворные бактерии и другую нечисть очищаемого воздуха. Говорят, что известный испанский тенор X. Каррерас пользуется именно этим воздухоочистителем в тех помещениях, где он готовится к выступлениям в оперных представлениях и концертах. Один раз в две недели барабаны промываются под душем, а поддон наполняется свежей водой и новой порцией биоабсорбера. Замена барабанов не требуется. Прибор практически бесшумен. В зависимости от модели он обслуживает комнаты площадью 30 - 80 кв. м. Габаритные размеры (в см) - 27x30x26. Вес 7 кг. Питание - от электросети, потребляемая мощность не более 38 Вт.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025