Первое экспериментальное наблюдение нового типа квантовой запутанности в 2-D материалах

Многие физические явления могут быть описаны относительно простыми математическими формулами. Но когда дело касается квантовой механики, все становится куда сложнее. Описание поведения систем из многих частиц в квантовом мире является настолько сложным, что тут не помогают даже супер-компьютеры.
Примеры таких систем это: сверхпроводимость, сверхтекучесть, конденсат Бозе-Эйнштейна, кварк-глюонная плазма и т. д. В итоге получается, что для большинства таких систем мы имеем только теоретическое описание, и они остаются слабо изученными экспериментально. В новом исследовании, опубликованном в Nature, описывается экспериментально обнаруженная квантовая система нового типа.

Существует несколько одномерных моделей многих частиц, которые могут быть аналитически решены. Но в двумерном случае их совсем немного (а в трехмерном и того меньше). Модель Шастри-Сазерленда — это одна из двумерных моделей, которая имеет точное решение. Она представляет попарное квантовое запутывание магнитных моментов на квадратной решетке. Когда эта модель создавалась, она казалась просто теоретической конструкцией. Но оказалось, что она может быть экспериментально реализована в материале Sr2Cu(BO3)2. В обсуждаемом исследовании было показано, что изменяя давление можно переводить систему из фазы Шастри-Сазерленда в совершенно другую, новую квантовую фазу.

В отличие от классических фазовых переходов (таких, как изменение агрегатного состояния воды), квантовые фазовые переходы описывают изменение квантовых фаз. Новое квантовое состояние было обнаружено с помощью нейтронной спектроскопии.

В модели Шастри-Сазерленда атомы запутаны в пары по два. В новой квантовой фазе атомы запутаны в группы по четыре. Такая фаза была уже описана теоретически, но до сих пор ее не удавалось наблюдать экспериментально. В дальнейшем экспериментаторы продолжат исследование свойств этой системы, в частности они постараются изучить физику фазового перехода.

Добавить комментарий