教育部科技发展中心网2007年8月1日报道 一个由英国伦敦纳米技术中心领导的国际小组,在研究一条100个原子场的陶瓷原子链时发现了一种没有传统磁力的隐藏的磁性“量子秩序”,这个发现暗示着新型的量子信息处理装置和材料的出现。他们的工作发表在7月26日的《Science》上。
在量子信息处理中,使用量子比特(qubit)来代替传统的0、1比特。理论上,单个电子的自旋是个完美的qubit,但是在真实材料中,与其他电子相互作用使其可用的量子性质迅速丢失。这个新发现的重要之处在于它明确地论证了,使用一个实际材料时,大量的电子自旋能够耦合在一起得到一个没有经典对应的量子机械态。而且,这个小组还确定了影响这种“量子秩序”保持距离的因子。
文章第一作者,Gabriel Aeppli教授说:“我们有两个目的,一个是证明我们能够实际地对量子秩序成像,另一个是能购控制保持这种有序的距离。”
科学家们对一种陶瓷材料进行研究,这种材料是一个个以镍为中心的氧八面体首尾相连的链式结构。这种链并不是普通的磁子,而是奇异的量子自旋液体,其中的电子自旋即使在很低的温度下其方向也是随机的。
通过使用中子来对这些磁性激子成像并测量其传播的距离,科学家们发现尽管经典上无序,但磁性激子都能够在低温下穿过整个原子链。他们还发现可以通过引入缺陷或者加热来限制这种量子相干或者使之完全消失。