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磁性和旋转

磁性和旋转

发现Kitaev旋转液体的新候选人

29 Apr 2021 IsabelleDumé.
Kitaev旋转液体的新候选人中国物理字母" />
YBOCL的结构。礼貌:清明张, 中国物理字母

称为稀土基硫代硅酸酯的二维材料可以是用于制造所谓的“kitaev旋转液体” - 可用于构建容错拓扑量子计算机的异乎寻常的物质的理想候选者。北京和兰州大学中国科学院研究人员的实验发现,具有化学式RECHX的材料(其中RE是稀土金属; CH是氧气,硫,硒或碲; x是卤素如氟或碘),也可以是研究量子旋转液体的基本物理学的平台。

量子旋转液体(QSL)是树木磁性材料,不能将它们的磁矩(或旋转)排成规则且稳定的图案。这种“沮丧”的行为与普通铁磁体或反铁磁体的行为非常不同,它们分别具有相同或交替方向的旋转。相反,QSL中的旋转不断改变方向,就像它们在液体中一样,即使在超低的温度下也是如此。

挑战

Kitaev旋转液体(KSL)是QSL的亚型,已知在实验室中尤其具有挑战性。这是因为,根据理论,它们需要完美(完全可溶性的)二维蜂窝状晶格,其中形成。 KSL中的旋转也通过不寻常的交换交互耦合。这种相互作用也负责日常材料的磁性,例如铁,它们在相同的颗粒(例如电子)之间发生 - 以防止旋转在相邻颗粒上指向相同方向的效果。因此,KSLS遭受“交换耦合”挫折,而不是简单的几何挫折,如普通QSL。

KSLS的另一个有趣特征是它们含有称为非雅中Anton的基本激励,这是容错拓扑量子计算的先决条件。这种类型的计算利用根据不容易变形的基本形状定义的量子位(QUBITS)。这些拓扑保护的Qbits不容易受到环境的扰动,因此它们包含的信息保持完整(或“相干”)。

稀土基核苷酸家庭

根据清明张某和同事,稀土基核苷酸可以进入自己的ksls。在他们的新学习中,发表在 中国物理字母,该组研究了YBOCL晶体以及SMSI,EROF,HOOF和DYOF的多晶。它们的表征使用X射线衍射的结构,并测量其磁化率,磁化和热容量下降至1.8k。

研究人员发现,他们所研究的所有重新素化合物都是真正的二维,其2D结构通过弱范德瓦尔斯在材料层之间形成的形状。它们还有一个未变形的蜂窝旋转格子。这种晶格布置结合了稀土磁离子中的4F电子通过强的旋转轨道相互作用(电子和电子运动引起的磁场之间的内在旋转之间的相互作用而偶联,提供KSLS形成的各向异性交换耦合。

据张,这个新的KSL候选人的发现将大幅推进QSL物理学。他和他的同事表示,他们现在正在尝试培养更大的重新灌注单晶,它们可以研究这些材料的“自旋地面状态”,即保持在宏观长度尺度上保持相干的晶体。为此,他们还设想将其测量值延伸至Millikelvin温度。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者