在量子旋转液体中发现非常规旋转运输可以实现下一代电子产品

时间：2022-05-03 11:25:03 来源：

该蜂窝网络的顶点代表具有两个可能的旋转状态的网站。该模型的一个有趣性质是施加在左阴影区域中的磁脉冲导致右侧阴影区域的旋转变化，但不在中间部分中。到目前为止，旋转扰动交叉中间区域的机制尚不清楚。

东京工业大学（东京技术）和横滨国家大学（YNU）的科学家揭示了旋转扰动穿过量子旋转液体系统的看似未顺向的区域的特殊机制。这种新的洞察力可以代表下一代电子设备甚至量子计算机中的另一个构建块。

电子设备如我们所知，他们接近达到理论极限，这意味着将需要从根本上进行新的技术来获得更好的性能或更高的小型化。问题是现代电子产品以操纵电流为中心，因此主要涉及移动电子的集体电荷。但是，如果可以以更有效的方式编码信号和数据，则如何进行编码？

进入闪闪发光的技术领域，设想彻底改变电子产品，希望成为量子计算机开发的关键球员。在旋转式装置中，电子的最重要的特征是它们的旋转，可以广泛被视为它们的角动量并且是固体中磁性现象的潜在原因的内在性质。然而，全世界的物理学家正在努力找到通过材料生成和运输“自旋包”的实用方法。在最近的一项研究中，日本东京科技和Ynu的科学家对特定系统的特殊旋转特性进行了理论分析，称为“kitaev模型”。

由于其旋转的时间可变性，左端的磁脉冲导致旋转激励。这转换为Majorana颗粒的运动，然后通过材料传递到其相对边缘。

该二维模型包括蜂窝网络，其中每个顶点均旋转。Kitaev系统的特殊是，由于旋转之间的特殊相互作用，它表现为量子旋转液（QSL）。这普遍意味着在这个系统中不可能以独特的最佳方式排列，以“保持每次旋转快乐”。这种特征称为旋转挫折，导致旋转以特别紊乱的方式行事。领导这项研究的Akihisa Koga教授说：“Kitaev Model是一个有趣的游乐场，用于研究QSL。然而，对其有趣的旋转运输性质不大来说并不多。“

关于Kitaev模型的一个重要特征是它具有局部对称性;这种对称性意味着旋转仅与最近的邻居相关，而不是遥远的旋转，从而意味着旋转运输应该有屏障。然而，实际上，Kitaev系统的一个边缘上的小磁扰动确实如同边缘的旋转变化所示，即使扰动似乎似乎没有导致中央，更对称区域的磁化的任何变化材料。这种有趣机制是科学家团队在他们的研究中澄清的是，它在物理审查信中发表。

它们在Kitaev QSL的一个边缘上施加脉冲磁场，以触发“自旋分组”的传输，并数值模拟因此展开的实时动态。事实证明，磁扰动通过行驶“Majorana Fermions”穿过材料的中心区域。这些是quasiply;它们不是真实的粒子，而是精确的系统集体行为的近似。

值得注意的是，Majorana介导的旋转输送不能通过经典的旋转波理论来解释，因此需要进一步的实验研究。但Koga希望本研究结果的应用潜力。他说：“我们的理论结果也应以真实材料相关，我们的研究设置可以在某些候选材料中物理地实施Kitaev系统。”

在他们的文章中，科学家们讨论了可能的材料，创造旋转扰动的方式，以及通过实验地发现通过大部分材料行进的马太蚌徒的迹象的方法来到达另一个边缘。甚至可以控制系统中的静态（非行进）Majorana码头的运动，这可能是实际使用的。只有时间才能告诉量子世界物理学家的更多奥秘将如何解决，以及我们将如何从中受益。

参考：“Majorana-介导的旋转运输在Kitaev Quantum Spin液体”由Tetsuya Minakawa，Yuta Murakami，Akihisa Koga和Joji Nasu，7月24日2020年7月24日，物理评论信件.DOI：
10.1103 / physrevlett.125.047204

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