Şimdi Nanoteknoloji - Basın Bülteni: Üç Yönlü Yaklaşım, Quantum Spin Sıvılarının Niteliklerini Belirliyor

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Üç yönlü yaklaşım, kuantum spin sıvılarının niteliklerini ayırt eder

70'lerin başında Phil Anderson tarafından incelenen kafesin bir çizimi. Yeşil elipsler olarak gösterilen kuantum parçacıkları çiftleri, bir spin sıvısı durumu oluşturmak için birden fazla kombinasyon arasında dalgalanıyordu.

KREDİ
Allen Scheie/Los Alamos Ulusal Laboratuvarı, ABD Enerji Bakanlığı

Özet:
1973'te fizikçi Phil Anderson, kuantum spin sıvısının veya QSL durumunun bazı üçgen kafeslerde var olduğunu varsaydı, ancak daha derine inmek için gerekli araçlara sahip değildi. Elli yıl sonra, merkezi Enerji Bakanlığı'nın Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda bulunan Kuantum Bilim Merkezi'ne bağlı araştırmacıların liderliğindeki bir ekip, bu yapıya sahip yeni bir malzeme olan KYbSe2'de QSL davranışının varlığını doğruladı.

Üç yönlü yaklaşım, kuantum spin sıvılarının niteliklerini ayırt eder

Oak Ridge, Tennessee | 17 Kasım 2023'te yayınlandı

Döndürme adı verilen dolaşmış veya doğası gereği bağlantılı manyetik atomlar arasındaki etkileşimler tarafından kontrol edilen maddenin alışılmadık bir durumu olan QSL'ler, KYbSe2 ve diğer delafossitlerdeki kuantum mekanik aktiviteyi stabilize etmede mükemmeldir. Bu malzemeler, katmanlı üçgen kafesleri ve yüksek kaliteli süper iletkenlerin ve kuantum hesaplama bileşenlerinin yapımına katkıda bulunabilecek ümit verici özellikleri nedeniyle ödüllendiriliyor.

Nature Physics dergisinde yayınlanan makalede ORNL'den araştırmacılar yer alıyor; Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı; Los Alamos Ulusal Laboratuvarı; SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı; Tennessee Üniversitesi, Knoxville; Missouri Üniversitesi; Minnesota Üniversitesi; Stanford Üniversitesi; ve Rosario Fizik Enstitüsü.

Los Alamos'ta çalışan bir bilim adamı olan QSC üyesi ve baş yazar Allen Scheie, "Araştırmacılar QSL davranışını araştırmak için çeşitli malzemelerin üçgen kafesini incelediler" dedi. "Bunun bir avantajı, yapısını değiştirmeden malzemenin özelliklerini değiştirmek için atomları kolayca değiştirebilmemizdir ve bu, onu bilimsel açıdan oldukça ideal kılmaktadır."

Ekip, teorik, deneysel ve hesaplamalı tekniklerin bir kombinasyonunu kullanarak, QSL'lerin birden fazla ayırt edici özelliğini gözlemledi: kuantum dolaşıklığı, egzotik yarı parçacıklar ve bir dönüşün komşularını nasıl etkilediğini kontrol eden değişim etkileşimlerinin doğru dengesi. Her ne kadar bu özellikleri belirleme çabaları tarihsel olarak fiziksel deneylerin sınırlamaları nedeniyle engellenmiş olsa da, modern nötron saçılım cihazları, karmaşık malzemelerin atom düzeyinde doğru ölçümlerini üretebilmektedir.

Araştırmacılar, KYbSe2'nin dönüş dinamiklerini ORNL'nin Spallation Nötron Kaynağındaki (DOE Bilim Ofisi kullanıcı tesisi) Soğuk Nötron Kıyıcı Spektrometresi ile inceleyerek ve sonuçları güvenilir teorik modellerle karşılaştırarak, malzemenin kuantum kritik noktasına yakın olduğuna dair kanıtlar buldular. QSL özellikleri gelişir. Daha sonra tek iyonlu manyetik durumunu SNS'nin Geniş Açısal Aralıklı Kıyıcı Spektrometresi ile analiz ettiler.

Söz konusu tanıklar, bir 1D spin zincirini veya bir malzeme içindeki tek bir spin hattını incelemeye odaklanan önceki QSC araştırmalarında önemli bir rol oynayan tek dolaştırıcı, iki dolaştırıcı ve kuantum Fisher bilgileridir. KYbSe2, bu çabaları daha karmaşık hale getiren bir kalite olan 2 boyutlu bir sistemdir.

UTK'da fizik ve malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü olan ve QSC için bir kuantum mıknatıs projesine liderlik eden Alan Tennant, "QSC'ye entegre edilmiş bir ortak tasarım yaklaşımını benimsiyoruz" dedi. "Merkezdeki teorisyenler daha önce hesaplayamadıkları şeyleri hesaplıyorlar ve teori ile deney arasındaki bu örtüşme, QSL araştırmasında bu atılımı mümkün kıldı."

Bu çalışma, temel araştırmaların kuantum elektroniği, kuantum mıknatısları ve diğer mevcut ve gelecekteki kuantum cihazlarına bağlanmasını içeren QSC'nin öncelikleriyle uyumludur.

Tennant, "QSL'leri daha iyi anlamak, yeni nesil teknolojilerin geliştirilmesi açısından gerçekten önemli" dedi. "Bu alan hala temel araştırma aşamasındadır, ancak artık küçük ölçekli cihazları sıfırdan potansiyel olarak yapmak için hangi malzemeleri değiştirebileceğimizi belirleyebiliriz."

KYbSe2 gerçek bir QSL olmasa da, manyetizmanın yaklaşık %85'inin düşük sıcaklıkta dalgalanması gerçeği, onun QSL olma potansiyeline sahip olduğu anlamına gelir. Araştırmacılar, yapısında yapılacak ufak değişikliklerin veya dış baskıya maruz kalmanın potansiyel olarak %100'e ulaşmasına yardımcı olabileceğini öngörüyor.

QSC deneycileri ve hesaplamalı bilim insanları, delafossit materyallerine odaklanan paralel çalışmalar ve simülasyonlar planlıyor ancak araştırmacıların bulguları, diğer sistemleri incelemek için de uygulanabilecek benzeri görülmemiş bir protokol oluşturdu. QSL adaylarının kanıta dayalı değerlendirmelerini kolaylaştırarak gerçek QSL arayışını hızlandırmayı amaçlıyorlar.

Scheie, "Bu materyalle ilgili önemli olan şey, tabiri caizse harita üzerinde kendimizi yönlendirmenin ve neyi doğru yaptığımızı göstermenin bir yolunu bulmamızdır" dedi. "Bu kimyasal alanın içinde bir yerlerde tam bir QSL olduğundan oldukça eminiz ve artık onu nasıl bulacağımızı biliyoruz."

Bu çalışma DOE, QSC, Ulusal Bilimsel ve Teknik Araştırma Konseyi ve Simons Vakfı'ndan destek aldı.

####

DOE/Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı Hakkında
ORNL liderliğindeki bir DOE Ulusal Kuantum Bilgi Bilimi Araştırma Merkezi olan QSC, kuantum durum esnekliği, kontrol edilebilirliği ve nihayetinde kuantum teknolojilerinin ölçeklenebilirliğindeki önemli engellerin üstesinden gelmek için ulusal laboratuvarlarda, üniversitelerde ve endüstri ortaklarında ileri düzey araştırmalar gerçekleştirir. QSC araştırmacıları topolojik kuantum hesaplamayı mümkün kılan materyaller tasarlıyor; topolojik durumları karakterize etmek ve karanlık maddeyi tespit etmek için yeni kuantum sensörlerinin uygulanması; ve kuantum materyalleri, kimyası ve kuantum alan teorilerinin daha iyi anlaşılmasını sağlamak için kuantum algoritmaları ve simülasyonları tasarlamak. Bu yenilikler, QSC'nin bilgi işlemeyi hızlandırmasına, daha önce ölçülemeyenleri keşfetmesine ve teknolojiler genelinde kuantum performansını daha iyi tahmin etmesine olanak tanır. Daha fazla bilgi için şu adresi ziyaret edin: https://qscience.org .

UT-Battelle, Amerika Birleşik Devletleri'nde fizik bilimlerindeki temel araştırmaların en büyük destekçisi olan DOE Bilim Ofisi adına ORNL'yi yönetmektedir. DOE'nin Bilim Ofisi, zamanımızın en acil zorluklarından bazılarını çözmek için çalışıyor. Daha fazla bilgi için şu adresi ziyaret edin: https://energy.gov/science . -Elizabeth Rosenthal

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Elizabeth Rosenthal
DOE/Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı
Ofis: 865-241-6579

Telif Hakkı © DOE/Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: