Sciencemag.cz
Doporučujeme
Fluktuující spinová kapalina by mohla reprezentovat i kvantové výpočty – operace s qubity
Na Argonne National Laboratory, která spadá pod Ministerstvo energeticky USA, přišli s nezvyklým experimentem ukazující změny chování magnetických materiálů. Mezi dva diamantové hroty umístili magnetický krystal, pak diamanty pomalu a po dlouhou dobu tlačili k sobě a tlak zvolna zvyšovali. Pomalu znamená opravdu pomalu, proces probíhal asi týden, přičemž stlačovaný materiál byl tlustý jen asi 0,1 mm. Při tlaku skoro 20 GPa (asi 200 000 atmosfér) pak došlo k fázovému přechodu, materiál přestal být feromagnetický a nestal se jím znovu ani při ochlazování až na teplotu 1,5 K. (Protože šlo o tak malý kousek, samostatnou kapitolou bylo, jak magnetismus a jeho změny vůbec měřit.)
To, co za popsaných podmínek vzniklo z kombinovaného oxidu stroncia a irida (Sr2IrO4 – oxid strontnato-iridičitý), by podle autorů výzkumu mohla být tzv. kvantová spinová kapalina. Feromagnetismus zmizel a spiny elektronů přestaly být uspořádané jinak než na velmi krátkých vzdálenostech (proto „kapalina“; čistě z hlediska přetrvávající krystalové struktury se ovšem stále jednalo o pevnou látku). Navíc mělo docházet k frustracím, kdy se spiny určitých elektronů „potřebovaly“ uspořádat podle stavu více sousedů, tyto požadavky se ale vzájemně vylučovaly a výsledkem byly korelované oscilace.
Pokud to, co vědci připravili, byla opravdu kvantová spinová kapalina (což není jisté), znamenalo by to, že spiny elektronů zde sice nejsou vyloženě uspořádány, ale zato se spolu nacházejí v kvantové provázanosti – entanglementu. Takový stav materiálu může být supravodivý (zapletené dvojice elektronů jsou právě ony Cooperovy páry), navíc fluktuující spinová kapalina by podle autorů výzkumu mohla reprezentovat i kvantové výpočty – operace s qubity. Spinové kvantové kapaliny představují každopádně velmi exotickou fázi hmoty; pokud by je šlo připravit takto relativně jednoduchým způsobem, přímo se nabízí možnost začít podobným způsobem experimentovat i s dalšími feromagnetickými látkami. Navíc v tomto případě se magnetické vlastnosti stlačeného materiálu neměnily od velmi nízkých teplot, což by mohlo umožnit i nové porozumění vysokoteplotní supravodivosti.
D. Haskel et al, Possible Quantum Paramagnetism in Compressed Sr2IrO4, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.067201
Zdroj: Argonne National Laboratory/ Physical Review Letters/Phys.org
