Исследователи из UNIST обнаружили следы квантовой спиновой жидкости Китаева с помощью света. Квантовая спиновая жидкость — уникальное квантовое состояние, способное стать основой для безошибочных квантовых компьютеров. Однако экспериментальные подтверждения этого явления редки, что стимулирует поиск подходящих материалов.
Команда под руководством профессора Чанги Сона в сотрудничестве с коллегами из Университета Ёнсе и UNIST выявила спиновые флуктуации, характерные для квантовой спиновой жидкости Китаева, в тонкопленочных оксидах на основе кобальта толщиной 20 нм. В квантовой спиновой жидкости спины частиц остаются неупорядоченными даже при низких температурах, напоминая динамические флуктуации молекул жидкости.
Традиционные методы анализа, такие как нейтронные исследования, эффективны для объемных материалов, но слабо применимы к тонким пленкам. Ученые использовали инновационный подход, анализируя экситоны, образующиеся при освещении пленки, что позволило обнаружить спиновые флуктуации. Эти флуктуации сохранялись выше температуры Нееля (-257,15 °C), подтверждая их квантовую природу. Теоретические расчеты также выявили сильные взаимодействия Китаева, характерные для квантовой спиновой жидкости.
Профессор Сон отметил, что исследование демонстрирует возможность проявления квантовой спиновой жидкости Китаева в тонкопленочных оксидах кобальта, а новый аналитический метод может ускорить разработку материалов для квантовых вычислений. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Схемы спинового обменного взаимодействия, спин-экситонной связи и фазовой диаграммы CuCoSbO. Изображение: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56652-w
Дополнительная информация: Baekjune Kang et al, Optical detection of bond-dependent and frustrated spin in the two-dimensional cobalt-based honeycomb antiferromagnet Cu3Co2SbO6, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-56652-w
Источник: Light reveals unique quantum spin liquid state, promising error-free computing