Волны запутанности впервые наблюдаются в квантовом магните
Превратив органические молекулы в причудливый магнит, физики из Университета Аалто и Университета Ювяскюля в Финляндии создали идеальное пространство для наблюдения неуловимой активности электронного состояния, называемого триплоном.
Где садовый магнит обычно лучше всего описать как имеющий два полюса, окруженные множеством силовых линий, любопытная конструкция, известная как квантовый магнит, не поддается такому простому описанию.
Как и в любом случае, когда слово « квантовый», вы можете представить себе ландшафт, в котором нет ничего определенного. Подобно вращающимся колесам рулетки в тускло освещенном казино, все состояния являются возможными, пока крупье не скажет: «Ставок больше нет».
Что еще более странно, числа и цвета на одном колесе переплетаются с числами и цветами на других колесах в других колесах. -интуитивные способы, например, черный результат на одном может означать попадание красного на другой.
Поскольку север и юг сведены к потоку вероятностей, квантовые магниты обладают свойствами, которых нет у вашего магнита на холодильник, что делает их удобными объекты для изучения явлений, которые нелегко обнаружить в большинстве других сред.
Одним из таких явлений является волна квазичастиц, известная как триплоны.
Достаньте атомный мешок и достаньте электрон. Существует равная вероятность того, что у него будет одно из двух вращений или разновидностей углового момента. Найдите электрон с противоположным спином, и они уравновесятся. Поздравляем, у вас есть синглетное состояние электронов!
Добавьте третий электрон, и вы добавите еще немного скрутки, создав дублет.
Но что, если два в ваша первоначальная пара имеет одинаковое вращение? Вместо того, чтобы нейтрализоваться, они теперь переходят в триплетное состояние.
Хотя два электрона в триплете часто располагаются на своих отдельных атомных орбитах, физики могут удобно группировать их характеристики вместе и рассматривать их как «своего рода -of-particle’: квазичастица.
В этом конкретном случае спины триплетных состояний рассматриваются как отдельные частицы, называемые триплонами, и имеют свое собственное особое поведение. Запутавшись в материале, они могут волноваться и перемещаться причудливым образом.
Теоретически все это хорошо, но заметить такое волнообразное поведение в дикой природе не всегда легко. сделать.
Здесь, создав квантовые магниты из смеси атомов кобальта и молекул фталоцианина, исследователи создали правильные условия, чтобы заставить электроны взаимодействовать как триплонные квазичастицы, а затем распространять свои свойства через твердое тело.
p>
«Используя очень простые молекулярные строительные блоки, мы можем сконструировать и исследовать этот сложный квантовый магнит способом, который никогда раньше не делался, обнаруживая явления, не обнаруженные в его независимых частях», — говорит первый автор исследования Роберт Дрост, физик-прикладник из Университета Аалто.
«Хотя магнитные возбуждения в изолированных атомах уже давно наблюдаются с помощью сканирующей туннельной спектроскопии, этого никогда не удавалось достичь с помощью распространяющихся триплонов».
Это так. Это не то открытие, которое произведет революцию в том, как вы прикрепляете заветные детские рисунки к дверце холодильника, но квантовая электроника оказывается полезной в вычислениях и шифровании.
Обладание несколькими новыми инструментами для манипулирования квазичастицами в квантовом режиме Казино никогда не может сбиться с пути.
«Эта стратегия показывает, что мы можем рационально проектировать материальные платформы, которые открывают новые возможности в квантовых технологиях», — говорит Хосе Ладо, руководитель исследовательской группы коррелированных квантовых материалов в Университете Аалто.
Это исследование было опубликовано в Physical Review Letters.
