Poprvé viděné vlny propletení, které se vlní skrz kvantový magnet: ScienceAlert

Formováním organických molekul do podivného druhu magnetu vytvořili fyzici z Aalto University a University of Jyväskylä ve Finsku ideální prostor pro pozorování nepolapitelné aktivity elektronického stavu zvaného triplon.

Zatímco zahradní magnet je nejlépe popsán tak, že má dva póly obklopené sadou siločar, podivná konstrukce známá jako kvantový magnet tak jednoduchému popisu odporuje.

Jako vždy, když se objeví slovo „kvantový“, můžete si představit krajinu, kde není nic jisté. Stejně jako točící se kola rulety ve spoře osvětleném kasinu jsou všechny stavy možné, dokud GM neřekne „No More Bets“.

Ještě podivnější je, že čísla a barvy na jednom kole se neintuitivně překrývají s těmi na ostatních kolech, takže černá na jednom kole může znamenat přistání na červeném na kole jiném.

Vzhledem k tomu, že sever a jih jsou redukovány na tok pravděpodobností, mají kvantové magnety vlastnosti, které magnety ledniček postrádají, což z nich dělá užitečné objekty pro zkoumání jevů, které ve většině ostatních prostředí nelze snadno pozorovat.

Jedním z takových chování je vlna kvazičástic známých jako triblony.

Dosáhněte atomového vaku a extrahujte elektron. Existuje stejná šance, že budete mít jedno ze dvou kol nebo příchutí momentu hybnosti. Najděte elektron s opačným spinem a ty dva se zruší. Gratuluji, máš pouzdro na košili elektronů!

Vhoďte třetí elektron a přidáte další malé množství twistu, čímž vytvoříte dvojhvězdu.

Ale co když ty dvě v počáteční konjunkci mají stejnou rotaci? Místo rušení teď staví soubor Trojitý případ.

Ačkoli jsou dva elektrony v tripletu často uvázané ve svých vlastních odlišných atomových orbitalech, fyzici mohou snadno seskupit jejich vlastnosti a zacházet s nimi jako s „druhem částice“: kvazičásticí.

V tomto konkrétním případě se s rotacemi tripletových stavů zachází jako s jednotlivými částicemi triplonátA přichází se svým osobitým chováním. Propleteni hmotou do sebe mohou strkat a pohybovat se podivnými způsoby.

To vše je teoreticky dobré a dobré, ale vidět takové vlnové chování ve volné přírodě není vždy snadné.

Zde, vytvořením kvantového magnetu ze směsi atomů kobaltu a molekul ftalokyaninu, vědci vytvořili správné podmínky, aby přinutili elektrony interagovat jako kvazičástice a poté šířit své vlastnosti pevnou látkou.

„Pomocí velmi jednoduchých molekulárních stavebních bloků jsme schopni zkonstruovat a prozkoumat tento složitý kvantový magnet způsobem, který nikdy předtím nebyl, a odhalit jevy, které neexistují v jeho nezávislých částech.“ On říká Prvním autorem studie je Robert Droste, aplikovaný fyzik z Aalto University.

„Ačkoli magnetické excitace v izolovaných atomech byly dlouho pozorovány pomocí skenovací tunelové spektroskopie, nikdy toho nebylo dosaženo pomocí difúzních triád.“

Není to ten druh objevu, který změní způsob, jakým nalepíte kresby svého milovaného dítěte na dveře lednice, ale kvantová elektronika se ukázala jako užitečná při práci na počítači a kódování.

Mít nějaké nové nástroje pro práci s kvazičásticemi v kvantovém kasinu se nikdy nemůže pokazit.

„Tato strategie ukazuje, že můžeme racionálně navrhnout fyzické platformy, které otevírají nové možnosti v kvantových technologiích.“ On říká José Lado, vedoucí výzkumné skupiny Quantum Interconnected Materials Research Group na Aalto University.

Tento výzkum byl publikován v Fyzické kontrolní dopisy.