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:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Жесткий диск Seagate 44 ТВ 10.03.2026

С ростом объемов данных, обрабатываемых крупными компаниями и дата-центрами, требования к накопителям резко увеличиваются. Seagate анонсировала начало поставок новейших жестких дисков Exos емкостью 44 ТБ, которые обещают сочетание рекордного объема и высокой производительности, благодаря передовой платформе Mozaic 4+ и технологии термомагнитной записи HAMR. Платформа Mozaic 4+ включает десять магнитных пластин, каждая из которых имеет емкость более 4 ТБ. В сумме это позволяет получить общий объем накопителя 44 ТБ - рекордный показатель для современных HDD. В сочетании с вращением шпинделя на скорости 7200 оборотов в минуту это обеспечивает скорость передачи данных порядка 300 МБ/с, что делает диск подходящим для работы с большими массивами информации. Seagate отмечает, что использование Exos повышает общую эффективность систем хранения примерно на 47%. Для корпоративных клиентов это означает сокращение занимаемой площади под кластеры на 9 квадратных метров и снижение годового эне ...>>

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Случайная новость из Архива Получен главный компонент межзвездного ионизированного газа 01.08.2017 Трехатомный водород (Trihydrogen, H3+) играл и играет самую важную роль в астрохимии, в процессах, благодаря которым формируются новые звезды и благодаря которым Вселенная приобрела тот вид, в котором мы ее видим на сегодняшний день. Специализированные астрономические инструменты позволяют ученым видеть следы трехатомного водорода повсюду в космосе, но процессы, благодаря которым в больших количествах возникают эти молекулы, оставались загадкой для ученых вплоть до самого последнего времени. Используя мощные лазеры, ученые из Мичиганского университета раскрыли тайну образования трехатомного водорода, воспроизведя в лабораторных условиях механизм возникновения этих молекул, наполняющих пространство от центра нашей галактики до ионосферы Земли. Для воспроизведения процесса формирования трехатомного водорода ученые использовали сильный полевой лазер (strong-field laser), свет от которого послужил своего рода катализатором реакции превращения. А для отслеживания происходящих процессов использовались импульсы света фемтосекундного лазера, которые позволили отслеживать быстротекущие процессы формирования химических связей молекул H3+. "Мы выяснили, что основным "действующим лицом" в реакциях превращения выступает молекула обычного водорода H2. Однако эта реакция следует по абсолютно новому "пути", о котором нам практически не было ничего известно до последнего времени" - рассказывает профессор Маркос Дантус (Marcos Dantus), - "Дальнейшие изучения данного вопроса позволят нам найти объяснения наблюдаемым нами изредка маловероятным и необъяснимым химическим реакциям". Одной из причин малоизученности реакций ионных превращений является то, что все процессы происходят за столь короткие промежутки времени, которые даже тяжело измерить. Вся реакция, включая моменты расщепления и формирования трех химических связей, занимает от 100 до 240 фемтосекунд. Это меньше, чем требуется летящей пуле на преодоление расстояния, равного диаметру одного атома. Процесс, в ходе которого молекула H2 получает дополнительный протон, чтобы превратиться в трехатомный водород H3+, поразителен своей необычностью. Нейтральная молекула водорода H2, получившаяся в результате ионизации молекулы органического соединения, остается в непосредственной близости от образовавшегося иона до тех пор, пока она не "встречается" с одним из протонов оставшегося иона кислотного основания. После такой "встречи" протон извлекается из иона и молекула водорода H2 сама превращается в ион H3+.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026