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標題: 科學家首度製造出「量子自旋液體」 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2021-12-9 03:39 PM 標題: 科學家首度製造出「量子自旋液體」

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　　經過50年探索﹐哈佛物理學家團隊終於記錄到凝聚態物理學中預測的新物質狀態﹐稱為量子自旋液體(quantum spin liquid)。研究人員能實際操縱這種奇異狀態以了解相關量子特性﹐有朝一日更可推進製造出更強大的量子電腦技術。
　　雖然名為量子自旋液體(quantum spin liquid)﹐但這種狀態其實與水﹑飲料等日常可見液體無關聯﹐而是普林斯頓物理學家菲利普·安德森(Philip Anderson)於1973年首次預測的一種物質相﹐與低溫環境下磁鐵永不凍結的磁矩及當中電子旋轉方式有關。
　　首先我們要了解一般磁鐵的工作原理﹕一般磁性材料由許多具穩定磁矩的原子或小原子集團構成﹐隨著磁矩之間相互作用而產生磁性﹐一類為鐵磁相互作用﹐兩個相鄰的磁矩排成同一方向﹔另一類是反鐵磁相互作用﹐相鄰的磁矩排成相反方向。
　　在普通磁鐵中﹐當溫度下降到某個點﹐電子會穩定下來並形成具磁性的固體物質﹔但在量子自旋液體中﹐電子無法以規則﹑穩定的方式排列磁矩﹐且不會形成固體﹐最後變成在複雜的量子態中不斷糾纏和切換﹐就像液體一樣。物理學家預測這種行為會引起許多有趣現象﹐且其特性可用於推進高溫超導體﹑量子電腦等量子技術﹐但儘管理論趨於完善﹐50年來仍沒有真實例子可以讓科學家觀摩量子自旋液體。
　　直到現在﹐由哈佛大學領導的一組團隊首次創造並觀察到了量子自旋液體。研究人員利用稱為「可編程量子模擬器(programmable quantum simulator)」的特殊量子電腦﹐以雷射將219個銣原子各自保持在三角形晶格中﹐也就是說每個原子都有2個鄰居﹐因此其中一對電子磁矩可對齊並維持穩定﹐但第三個電子的加入會破壞這種平衡。而從實驗中原子糾纏聯繫結果來看﹐團隊表示確實由此形成了具量子糾纏特性的量子自旋液體﹐比如糾纏和量子疊加﹐前者指2個原子就算距離很遠也能相互影響甚至互相傳送訊息﹐後者指原子可同時以多種狀態存在。
　　從這項研究中學到的知識﹐有朝一日可以替科學家設計出更好的量子材料。更具體地說﹐來自量子自旋液體的奇異特性可能是創造更強大量子位元被稱為拓撲量子位元﹐能抵抗噪音和外部干擾。

作者: conductor57 時間: 2021-12-11 06:40 AM

所謂的"液體"指的是電子海吧~~~並且可以控制電子的自旋聽起來頗厲害的

作者: geqdess01 時間: 2021-12-16 09:55 AM

來高速的量子電腦推出的時代已經不遠了
希望可以看到產品出來

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