液態自旋量子

美國麻省理工學院的研究人員發現了一種新物質,即液態自旋量子。其擁有第三種磁性狀態,是一種固態晶體,但它的磁態卻呈液態。

簡介

液態自旋量子液態自旋量子

美國麻省理工學院的科學家發現了一種新物質,擁有第三種磁性狀態。科學家指出這種新物質將改變電腦數據存儲方式。這種新物質稱之為“液態自旋量子”,研究結果證明其存在。

物理特徵

麻省理工學院的物理學家在實驗室合成的herbertsmithite純晶體。麻省理工學院的物理學家在實驗室合成的herbertsmithite純晶體。

液態自旋量子是一種晶體,但它的磁態卻呈液態。與其他兩種磁性不同,液態自旋量子的單個粒子磁性取向始終處於變化之中,與真正液體中的分子運動類似。

麻省理工學院的物理學教授李楊(YoungLee,音譯)指出這種物質內部沒有靜態磁性取向,“但粒子之間存在強烈的相互作用,由於量子效應,它們不會固定在某個地方。”

實驗數據

麻省理工學院的物理學家在實驗室合成的herbertsmithite純晶體。這種物質擁有一種新物質態,也就是第三種磁性狀態。這個晶體長7毫米,重0.2克,歷時10個月合成。

李楊指出這種怪異的狀態很難進行測量或者說很難證實它的存在。這是迄今為止得出的最具有說服力的實驗數據,證明存在這種現象。

李楊指出,“過去,這種現象只存在於理論家的模型中,現在,我們在現實的物理系統內發現這種現象。”

實際套用

麻省理工學院的研究成果有助於改進數據存儲或者通訊,可能的方式是利用一種被稱之為“遠距離纏結”的怪異量子現象。遠距離纏結是指兩個相隔很遠的粒子能夠同時影響彼此的狀態。此外,這一研究成果也有助於研發高溫超導體,讓這一領域取得新進展。

美國哈佛大學物理學教授蘇比爾·薩奇德夫指出:“這是一個重大研究發現,為研究多主體系統內的量子纏結打開了一扇窗。”

發現者

預測這種現象讓路易斯·奈耳在1970年獲得諾貝爾物理學獎,發現這種現象則讓麻省理工學院的名譽教授克利福德·沙爾在1994年斬獲諾獎。1987年,著名理論學家菲利普·安德森首次提出存在第三種磁態。這種狀態可能與高溫超導體有關。

相關理論

鐵磁性反鐵磁性。人類對磁鐵的認知歷史相當遙遠,古人已懂得利用地磁場的力量讓羅盤為人類指引方向。在鐵磁性方面,電子向同一個方向旋轉,且導致了磁體的南北兩極。對於反磁性而言,相鄰的電子自旋呈相反的方向排列,導致其磁化率接近於零。鐵磁性和反鐵磁性可以同時被人們所使用,比如說硬碟里的磁力感測器。

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