不寻常的量子现象：物理学家观察磁性订单之间的竞争

系统：在几个双层板中由光陷阱原子制成的晶格。断层图像显示单层中的（旋转）密度。它们提供有关原子磁性排序的信息。右侧的图像显示了超过十二种变化（橙色红色）的一层的密度。

自然研究：波恩大学的研究团队获得了新颖的量子现象的见解。

它们与头发一样薄，只有十万次较薄的二维材料，由单层原子组成，多年来一直在研究中蓬勃发展。当两个俄罗斯 - 英国科学家在2010年被授予2010年的诺贝尔奖金，这是一个更广泛的受众，他们在2010年被授予诺贝尔的物理学奖，以发现石墨烯是石墨的建筑物。这些材料的特殊特征是它们具有新颖性质，只有在量子力学规律的帮助下只能解释，并且可能与增强技术相关。波恩大学的研究人员现在已经使用了Ultracold原子来获得新的洞察力，以获得以前未知的量子现象。他们发现，两个耦合的原子薄膜之间的磁性命令彼此竞争。该研究已在杂志上发表。

量子系统实现了来自纳米结构世界的非常独特的物质状态。他们有助于各种各样的新技术应用，例如，有助于保护数据加密，引入更小和更快的技术设备，甚至能够开发量子计算机。在未来，这种计算机可以解决传统计算机无法在很长一段时间内解决的问题。

如何出现异常的量子现象仍然是完全理解的。揭示了这一点，由Bonn大学的MichaelKöhl教授领导的物理学家团队正在使用所谓的量子模拟器，这是一种量子模拟器的卓越计算群体，这些模拟器模仿几个量子粒子的相互作用 - 某种东西不能用传统方法来完成。即使是最先进的计算机模型也无法计算诸如磁性和电力之类的复杂过程到最后的详细信息。

Ulthacold原子模拟固体

科学家使用的模拟器由Ultracold原子 - 超薄，因为它们的温度仅为高于绝对零的程度。使用激光和磁场冷却原子。原子位于光学格子中，即通过叠加激光束形成的驻波。这样，原子模拟了固态中电子的行为。实验设置允许科学家们在没有外部修改的情况下进行各种各样的实验。

在量子模拟器中，科学家们在第一次成功地测量晶格的恰好两个耦合层的磁性相关。“通过这种联轴器的强度，我们能够旋转磁性形成90度的方向 - 而不以任何其他方式更换材料，”第一作者尼古拉Wurz和Marcell Gall，MichaelKöhl的研究小组的博士生，解释。

为了研究光学晶格中原子的分布，物理学家使用高分辨率显微镜，它们能够测量近透镜层之间的磁性相关性。以这种方式，他们研究了磁场，即模拟固态中的原子磁矩的相互对准。他们观察到，层之间的磁场在单层内竞争原始订单，结论是耦合更强烈的层，在层之间形成的更强烈的相关性。同时，减少了疏远层内的相关性。

新结果使得可以更好地理解在微观水平的耦合层系统中传播的磁力。在未来，调查结果是帮助预测材料特性，并在其他方面实现固体的新功能。由于例如，高温超导性与磁性耦合紧密相连，因此新发现可以长期促进基于这种超导体的新技术的开发。

参考：“通过Marcell Gall，Nicola Wurz，Jens Samland，Chun Fai Chan和MichaelKöhl，2021年1月6日的尼古拉·沃尔，尼古拉·沃尔，尼古拉·沃尔，竞争磁订单竞争Ultracold原子Nature.Doi：
10.1038 / s41586-020-03058-x

资金：该研究由Bonn-Cologne物理学和天文学学院资助，Bonn和科隆大学的合作，Alexander von Humboldt基金会，协作研究中心TRR 185“奥斯卡 - 通过量身定制的原子和光子量子物质控制耦合到水库“由德国研究基金会资助，量子计算物品（ML4Q）卓越集群和Stiftung der Deutschen Wirtchaft的物质和光线。

量子计算（ML4Q）卓越群体的物质和光线

Quantum Computing（ML4Q）卓越集群的物质和光线是科隆，亚琛和波恩大学的研究合作，以及ForschungszentrumJülich。它是德国联邦和州政府卓越战略的一部分。ML4Q的目的是使用量子力学原理开发新的计算和网络架构。ML4Q建立在三个关键研究领域的互补专业知识：固态物理，量子光学和量子信息科学。

卓越群体嵌入在波恩大学的跨学科研究区“建筑物和基本互动”中。在六种不同的TRA中，来自各种院系和纪律的科学家聚集在一起，共同努力，以未来相关的研究主题。