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

  • 我国科学家在太阳能电池研究领域取得新突破

  • 南海影像日志

独家策划

推荐阅读
国家气候中心预测,今年主汛期我国气候状况总体偏差,极端天气气候事件偏多,东部地区涝重于旱,有南北两条多雨带,其中北方多雨带位于东北地区、内蒙古东北部、华北、华东北部等地。
2026-07-14 10:27
当前,我国传统产业正向着智能化、绿色化、融合化方向转型,这一过程迫切需要青年技能人才的加入。
2026-07-14 10:23
以生态环境高水平保护支撑经济社会高质量发展,须以绿色化引领数字化,以数字化赋能绿色化。
2026-07-14 10:20
据中国载人航天工程办公室消息,13日,将执行嫦娥七号任务的长征五号遥十四运载火箭安全运抵文昌航天发射场。后续,该火箭将与先期运抵的嫦娥七号探测器一起开展发射场区总装和测试工作。
2026-07-14 09:23
2025年,中国汽车取得了三个“全球第一”:汽车产销全球第一,新能源汽车产销全球第一,汽车出口全球第一——中国汽车,已然领跑全球。
2026-07-14 09:22
“数”“绿”深度融合,推动形成具有良好辐射效应的绿色数字产业集群,实现规模效率变革。“数”“绿”深度融合,提高各创新要素和资源的投入产出比,实现全要素生产率变革。
2026-07-14 09:22
正午时分,天山北坡日头正烈。新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州奇台县老奇台镇二畦村,种植户张国安又下地了。
2026-07-13 10:02
“始终坚持生态优先、绿色发展”,是青海发展的根本遵循。
2026-07-13 10:02
时隔9年,中国超算重返世界第一!不久前举行的国际超算大会上,国家超级计算深圳中心发布新一代“灵晟”超算系统,实测持续性能达到2.19EFLOPS(百亿亿次/秒),成为世界首台持续性能超2EFLOPS的超算系统。
2026-07-13 10:01
广东深圳海滨中学篮球场上,一名青年在运动中突然倒地昏迷,出现心脏骤停,在场的师生迅速使用AED(自动体外除颤器)对青年实施心肺复苏,挽救了青年的生命。
2026-07-13 10:01
习近平总书记在全国生态环境保护大会上指出,“要站在人与自然和谐共生的高度谋划发展”。生态环境法典将“人与自然和谐共生”从政治宣示转化为法律语言,从价值理念转化为制度规范。
2026-07-13 09:43
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上强调,“十五五”时期是科技强国建设的关键攻坚期。必须抓住历史机遇,迎接时代挑战,加快推进高水平科技自立自强,向着到2035年建成科技强国的目标坚定迈进,扎扎实实以科技创新支撑和引领中国式现代化。
2026-07-10 09:45
围棋长期被视为高度依赖经验、直觉和审美判断的领域,棋手通过棋谱、布局、定式、手筋和长期对局积累对“好棋”的理解。这类进展的意义,不只是“提高实验效率”,更深层的变化在于,它改变了科学发现中“候选对象”生成的方式。
2026-07-10 09:43
丁烈云认为,面向工程难题,要用工程理论支撑技术突破,打通“工程科学—工程技术—产业应用”完整链条,让前沿科技真正服务于社会。针对高端装备制造转型升级痛点,中国工程院院士郭东明系统阐释了高性能制造的全新发展理念。
2026-07-10 09:41
在9日举行的两院院士大会上,我国石油地质与勘探专家邱中建院士荣获第十六届光华工程科技奖成就奖,高性能精密制造专家郭东明院士等39人荣获光华工程科技奖。
2026-07-10 09:40
人民大会堂万人大礼堂的巨大天幕上,灯光璀璨,熠熠生辉;礼堂内,中国科技界的杰出代表们,肩负全国科技工作者的重托,济济一堂、共襄盛会。
2026-07-10 09:39
水的氢键强度及动力学过程全量子效应研究:在一滴水中探寻物理之美 在王恩哥看来,物理学研究有一个很大的特点,就是它能把复杂的事情简单化,并且抓住其中最本质的问题——这就是物理学的魅力所在。
2026-07-09 09:51
而这一切的起点,要回到半个世纪前——在中国科学院物理研究所那间废弃的鸡舍里,陈立泉铺开了这张后来冠绝全球的“电动”蓝图。自1981年起,在中国科学院的持续支持下,实验室瞄准真正实用的锂电池,牵头组织并承担了一系列国家重大项目。
2026-07-09 09:51
谈及荣获国家最高科学技术奖,贲德谦虚地说:“这不是我个人的奖,而是所有‘雷达人’的荣誉。从原理探索到技术攻关再到雷达建造,10余载春秋,为了研制代号“7010”的远程相控阵雷达,贲德与团队闯过了一个又一个难关。
2026-07-09 09:50
发展数智经济,通过促进科技创新和产业创新深度融合培育新质生产力。为此,笔者建议,应从要素供给、产业融合、创新转化和制度保障四个方面发力,把数智经济的技术势能转化为新质生产力的发展动能。
2026-07-09 09:50
加载更多