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研究人员创造了一种模拟稀土化合物的宏观量子纠缠态

导读物理学家创造了一种新的超薄两层材料,具有通常需要稀土化合物的量子特性。这种相对容易制造且不含稀土金属的材料可以为量子计算提供一个新...

物理学家创造了一种新的超薄两层材料,具有通常需要稀土化合物的量子特性。这种相对容易制造且不含稀土金属的材料可以为量子计算提供一个新平台,并推进对非常规超导性和量子临界性的研究。

研究人员表明,通过从看似普通的材料开始,可以出现一种全新的物质量子态。这一发现源于他们努力创造一种量子自旋液体,他们可以用它来研究规范理论等新兴量子现象。这涉及制造单层原子级薄的二硫化钽,但该过程还会产生由两层组成的岛。

当研究小组检查这些岛屿时,他们发现两层之间的相互作用引发了一种称为近藤效应的现象,导致物质宏观纠缠状态产生重费米子系统。

近藤效应是磁性杂质和电子之间的相互作用,导致材料的电阻随温度变化。这导致电子表现得好像它们具有更大的质量,导致这些化合物被称为重费米子材料。这种现象是含有稀土元素的材料的标志。

重费米子材料在前沿物理学的几个领域都很重要,包括对量子材料的研究。'研究复杂的量子材料受到天然化合物特性的阻碍。我们的目标是生产人工设计的材料,这些材料可以很容易地在外部进行调整和控制,以扩大可以在实验室中实现的奇异现象的范围,”Peter Liljeroth教授说。

例如,重费米子材料可以充当拓扑超导体,这可能有助于构建对环境噪声和扰动更稳健的量子比特,从而降低量子计算机的错误率。Liljeroth 小组的博士生、该论文的第一作者Viliam Vaňo解释说:“在现实生活中创造这个可以从重费米子材料系统中受益匪浅,该系统可以很容易地整合到电子设备中并进行外部调整。”

尽管新材料中的两层都是硫化钽,但它们的特性存在细微但重要的差异。一层表现得像金属,传导电子,而另一层则发生结构变化,导致电子定位到规则的晶格中。两者的结合导致了重费米子物理学的出现,这两个层都没有单独表现出来。

这种新的重费米子材料还为探测量子临界性提供了强大的工具。何塞·拉多教授解释说:“当材料开始从一种集体量子态移动到另一种集体量子态时,例如,从普通磁铁移动到纠缠的重费米子材料时,它就会达到量子临界点。”“在这些状态之间,整个系统至关重要,对最轻微的变化做出强烈反应,并为设计更奇特的量子物质提供了一个理想的平台。”

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