Новое состояние вещества, обнаруженное в двумерном материале.

Исследователи обнаружили в реальном материале новые доказательства, свидетельствующие о существовании загадочного состояния вещества, известного как квантовая спиновая жидкость. Состояние, которое было впервые предсказано почти четыре десятилетия назад, приводит к тому, что обычно неделимые электроны распадаются на части.

Физики из Кембриджского университета измерили майорановские фермионы, первые признаки дробных частиц, в двумерном материале, который имел структуру, сходную с графеном. Результаты исследования совпали с результатами модели Китаева, которая считается одной из основных моделей квантовой спиновой жидкости. Результаты были опубликованы в материалах Nature. "Это новое квантовое состояние вещества, которое было предсказано, но ранее не наблюдалось", - сказал доктор Йоханнес Кнолле, соавтор статьи, - "Это новое дополнение к короткому списку известных квантовых состояний вещества".

Квантово-спиновая жидкость не была достоверно засвидетельствована в природе, и поэтому она считается таинственным состоянием вещества, которое, как предполагается, скрывается в определенных магнитных материалах. Таким образом, свидетельство расщепления электронов или фракционирования, которое может произойти только при существовании квантовой разливчатой жидкости, является прорывным открытием, предполагающим наличие вещества.

Обычно электроны действуют как крошечные стержневые магниты в обычном магнитном материале, и когда материал охлаждается до низких температур, они упорядочиваются таким образом, что северные магнитные полюса указывают в одном направлении. Однако, когда материал содержит спиново-жидкое состояние, никакое охлаждение не выровняет стержневые магниты так, чтобы они указывали в определенном направлении. Скорее, это становится "горячей точкой" из-за квантовых флуктуаций.

До сих пор формирование структуры майорановских фермионов в квантовой спиновой жидкости было загадкой, несмотря на существующие теоретические предсказания. Однако недавние эксперименты дают прямое доказательство связи между квантово-спиновой жидкостью и фракционированием электронов в двумерном материале. Фермионы Майораны могут быть чрезвычайно полезны при создании квантовых компьютеров, которые были бы не только значительно быстрее обычных моделей компьютеров, но и проводили бы доселе недостижимые вычисления.