Складно зробити
Китаєвські спінові рідини (KSL) є підтипом QSL, який, як відомо, особливо складно зробити в лабораторії. Це пояснюється тим, що, згідно з теорією, вони потребують ідеальної (точно розв’язуваної) двовимірної решітки у формі стільників, у якій вони формуються. Спіни в KSL також пов’язані через незвичні обмінні взаємодії. Такі взаємодії також відповідають за магнітні властивості повсякденних матеріалів, таких як залізо, і вони відбуваються між парами ідентичних частинок (таких як електрони), завдяки чому спини сусідніх частинок не спрямовуються в одному напрямку. Таким чином, кажуть, що KSL страждають від фрустрації «зв’язку обміну», а не простої геометричної фрустрації, як у звичайних QSL.
Іншою інтригуючою особливістю KSL є те, що вони містять елементарні збудження, відомі як неабелеві аніони, які є необхідною умовою для відмовостійких топологічних квантових обчислень. Цей тип обчислень використовує квантові біти (кубіти), визначені в термінах фундаментальних форм, які не можна легко деформувати. Ці топологічно захищені кубіти не схильні до збурень в навколишньому середовищі, тому інформація, яку вони містять, залишається недоторканою (або «когерентною») довше.
Сімейство рідкоземельних халькогологенідів
За словами Qingming Zhang та його колег, рідкоземельні халькогалогеніди можуть стати очевидними для створення KSL. У своєму новому дослідженні, опублікованому в Китайські літери з фізики, група вивчала кристали YbOCl, а також полікристали SmSI, ErOF, HoOF і DyOF. Вони охарактеризували структури за допомогою рентгенівської дифракції, а також виміряли їх магнітну сприйнятливість, намагніченість і теплоємність до 1.8 К.
Квантова спінова рідина-кандидат стає надпровідником під тиском
Дослідники виявили, що всі сполуки REChX, які вони досліджували, є справді двовимірними, їх двовимірна структура підтримується слабкими силами Ван-дер-Ваальса між шарами матеріалу. Вони також мають неспотворену стільникову спінову решітку. Таке розташування решітки в поєднанні з тим фактом, що електрони 2f у рідкоземельних магнітних іонах з’єднані через сильну спін-орбітальну взаємодію (взаємодія між власним спіном електрона та магнітним полем, індукованим рухом електрона), забезпечує анізотропний обмінний зв'язок, необхідний для формування KSL.
За словами Чжана, відкриття цього нового сімейства кандидатів на KSL дасть значний поштовх дослідженням фізики QSL. Він та його колеги кажуть, що зараз вони намагаються виростити більші монокристали REChX, у яких вони зможуть вивчати основний спіновий стан цих матеріалів, тобто стан, який залишається когерентним на макроскопічних масштабах довжини. З цією метою вони також планують розширити свої вимірювання до температур у мілікельвінах.
Джерело: https://physicsworld.com/a/new-candidates-for-kitaev-spin-liquids-found/
