点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:科学家实验模拟出量子自旋液体
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

科学家实验模拟出量子自旋液体

来源:科技日报2021-12-03 09:29

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  科技日报北京12月2日电 (实习记者张佳欣)1965年诺贝尔物理学奖得主菲利普·沃伦·安德森在1973年首次提出一种新物质状态——量子自旋液体。其不同性质在高温超导和量子计算机等量子技术领域有着广阔的应用前景。但问题在于,从未有人见过这种物质状态,至少近50年来一直如此。如今,哈佛大学领导的一个物理学家团队表示,他们终于通过实验模拟并分析了这种奇异的物质状态。相关论文发表在2日的《科学》杂志上,这一成果标志着人们对量子自旋液体的神秘本质有了全新理解,向能够按需创造出这种难以捉摸的状态迈出了一大步。

  量子自旋液体与水等日常液体没有任何关系,而是与磁铁和其中电子旋转的方式有关。在普通磁铁中,当温度降到一定温度以下时,电子就会稳定下来,形成一块具有磁性的固体物质。在量子自旋液体中,电子在冷却时不稳定,不会形成固体,并且在不断变化和波动,如同液体一般。

  研究人员表示,从这项研究中学到的知识有朝一日可能会为设计更好的量子材料和技术提供帮助。更具体地说,量子自旋液体的奇异性质可能是创造更稳定的量子比特(即拓扑量子比特)的关键,这种量子比特有望抵抗噪音和外部干扰。学习如何创造和使用这样的拓扑量子比特,意味着向实现可靠的量子计算机迈出重要一步。

  研究小组使用可编程量子模拟器来观察这种类似液体的物质状态。该模拟器是一种特殊的量子计算机,允许研究人员创建诸如正方形、蜂窝状或三角形晶格等可编程形状,从而设计超冷原子之间不同的相互作用和纠缠。

  在传统的磁铁中,电子自旋按照某种规则向上或向下。例如,在日常使用的冰箱磁铁中,旋转都指向同一个方向。这是因为旋转通常以棋盘格模式工作,并且可以配对,这样它们就可以指向相同或相反的方向,保持一定的顺序。

  量子自旋液体没有表现出这样的磁性顺序。这是因为,从本质上讲,其添加了第三个旋转,将棋盘格图案转变为三角形图案。虽然一对电子总是可以稳定在一个或另一个方向上,但在三角形中,第三个自旋总是奇数,这就形成了一个阻挫自旋系统,使电子自旋不能稳定在一个方向上。

  研究人员使用模拟器创建了这种阻挫系统晶格图案,将原子放在相应位置相互作用和纠缠,在整个结构纠缠在一起后,他们能测量和分析连接原子的弦——这些弦被称为拓扑弦。拓扑弦的存在及对其进行的分析表明,量子自旋液态已经出现。

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 多彩活动迎接教师节

  • 最大直径高铁盾构机“领航号”完成二次始发

独家策划

推荐阅读
一般来说,人力资源社会保障部每年会征集一批新职业信息,对征集到的新职业建议,按照相关工作要求和程序进行筛选确定。”谷俊明说,兼具古法制香功底、香文化讲解与体验教学能力的复合型香艺人才不断成长,将推动古老香文化焕发生机。
2026-09-10 09:52
当今地球正处于冰室气候背景下,大气二氧化碳(CO2)浓度不断上升,全球气候变暖加剧。这意味着初始火山升温之后,天文轨道的胁迫作用增加了高纬度太阳辐射,进而加速了冰盖的融化和冻土层的解冻。
2026-09-10 09:47
灶台、吊柜、换鞋凳、智能床、坐式淋浴器……这个展区被布置成一个家一般的样板间。护理床边,一台人形照护机器人伸出机械臂,托起人体模型的腿,模拟辅助卧床老人活动肢体。
2026-09-10 09:39
实验结果显示,嫦娥五号月壤中不同矿物的弹性模量分布范围较广,不同矿物间的弹性模量差异显著,呈橄榄石>辉石>钛铁矿>尖晶石>斜长石的次序,其中斜长石的弹性模量明显偏低。进一步分析发现,无论矿物来自地球、月球还是陨石,不同来源的矿物在微观变形过程中的响应机制可能遵循某种共性的内在规律,相关机理仍有待进一步深入研究。
2026-09-10 09:35
再过10多天就是农历秋分,第九个中国农民丰收节也将如约而至。联欢活动庆丰收板块,将举办城乡群众庆祝丰收的联欢活动,打造农民唱主角、百姓共联欢的丰收文艺盛宴,呈现荆楚农民唱响赞歌、分享喜悦的丰收景象。
2026-09-10 09:30
费马大定理是过去半个世纪最负盛名的数学成果之一。
2026-09-09 09:04
当前,世界百年变局加速演进,新一轮科技革命和产业变革深入发展,人工智能作为引领时代变革的关键技术,正在重塑生产方式、生活方式和国际竞争格局,蕴藏着造福全人类的巨大潜能。
2026-09-09 08:56
文物科研工作长期建立在小范围观察、小样本归纳、小视角判断的认知链条上,高度依赖研究者的个人禀赋与经验积累。
2026-09-09 08:55
最近一个月,郭守敬望远镜再次令世界瞩目:为4万余颗贫金属红巨星精确测距,找到9个超高速星候选体,构建了近10万颗恒星的AI标注数据集。
2026-09-09 08:51
磷是植物生长必需的大量营养元素,可土壤里的磷大多“锁”在难溶的矿物和有机质里。土壤并不缺磷,植物却常常“够不着”。
2026-09-09 08:48
9月7日,工业和信息化部印发《信息通信行业发展“十五五”规划》,其中提到,“探索太空算力技术前瞻研究”。
2026-09-09 09:21
手机为什么突然集体涨价?答案不在手机行业
2026-09-09 09:13
慕思以“焕活芯生,越睡越懂你”为主题发布年度新品。
2026-09-08 21:10
金星没有卫星。但预印本平台arXiv近日公布的一项模拟研究显示,它在近20亿年的时间里可能拥有过一颗卫星,直到最后将其吞噬。厘清这一过程,有助于了解金星过去的宜居性。
2026-09-08 10:19
近日,生态环境部、科技部、中国人民银行、国务院国资委、金融监管总局等五部门联合印发《关于推动生态环境领域科技创新多元化投入的指导意见》。
2026-09-08 10:13
近日,由中国科学院紫金山天文台、国家天文台、清华大学等组成的研究团队,利用“中国天眼”(FAST)、南非MeerKAT射电望远镜和加拿大—法国—夏威夷光学望远镜,首次在银河系一个古老疏散星团的潮汐尾中直接识别出一颗脉冲星。
2026-09-08 10:04
日前,在国家科技传播中心举办的“新天工开物”科技成就发布会上,曹新有带来了三粒麦种——“济麦22”“济南17”“济麦44”,它们种出的麦子,可不止香在嘴里。
2026-09-08 10:03
北京大学城市与环境学院彭书时、物理学院沈路路研究团队联手国内外合作者首次阐明了甲烷“平台期”的维持机制:排放在涨,只是大气里清甲烷的“清洁队”恰好扩编了。
2026-09-08 10:02
从丝绸、茶叶、瓷器、中药,到酿造、工艺美术、文房四宝,这些文化底蕴深厚的中华传统特色产业均属于历史经典产业。
2026-09-07 17:14
延续已久的“手工科研”模式正在被一种全新的力量改写。
2026-09-07 16:44
加载更多