Исследователи из Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL, США) синтезировали новый магнитный материал с уникальной «сотовой» кристаллической структурой — арсенат кобальта-калия. Его изучение может приблизить создание квантовых спиновых жидкостей — экзотического состояния вещества, в котором рождаются перспективные для квантовых технологий фермионы Майораны.
Что особенного в этом материале?
Его атомы кобальта образуют решётку, напоминающую пчелиные соты.
Эта структура слегка искажена, что вызывает сильную связь между магнитными спинами и их упорядочивание.
Управляя этими взаимодействиями (химической модификацией или сильным магнитным полем), можно попытаться перевести материал в состояние квантовой спиновой жидкости.
В квантовой спиновой жидкости магнитные спины не «замерзают» в одном направлении, как в обычном магните, а постоянно флуктуируют. В таком состоянии могут возникать коллективные возбуждения — фермионы Майораны.
Эти квазичастицы рассматриваются как потенциальные «строительные блоки» для квантовых компьютеров нового поколения.
Такие технологии могут найти применение в сверхзащищённых вычислениях, энергетике и системах национальной безопасности.
Пока в материале наблюдается упорядоченное магнитное состояние, а не искомая спиновая жидкость. Это связано со слабой выраженностью взаимодействия, предсказанного моделью физика Алексея Китаева для идеальных «сотовых» структур.
Учёные планируют модифицировать материал (меняя состав или сжимая под давлением), чтобы сместить баланс взаимодействий и добиться состояния истинной квантовой спиновой жидкости. Это станет платформой для поиска и контроля фермионов Майораны, пишет источник.