NP: учёные выявили доказательства квантовой спиновой жидкости в кагоме-материале

Учёные из SLAC и Стэнфорда представили результаты опытов, подтвердивших существование квантового спинового состояния в материале с кагоме-решёткой. Итоги работы, опубликованные в Nature Physics, авторы называют важным шагом в изучении квантовых спиновых жидкостей.

Квантовая спин-жидкость — это состояние, при котором электроны не образуют привычного магнитного порядка даже при экстремально низких температурах. Для него характерны высокая квантовая запутанность и отсутствие структурированной магнитной конфигурации. Такие материалы рассматриваются как потенциальная основа для будущих квантовых технологий — от вычислительных систем до новых способов хранения данных.

Группа под руководством Янга С. Ли создала высококачественные образцы материала на основе Zn-барлоуита, имеющего кагоме-решётку. Образец охладили до сверхнизких температур и исследовали методом неупругого рассеяния нейтронов. Этот подход дал возможность подробно рассмотреть основные магнитные возбуждения и сравнить их с теорией.

В ходе анализов выяснилось, что возбуждения в кагоме-слоях проявляются не как магноны, а как спиноны — дробные квазичастицы, составляющие привычные спиновые возбуждения. Подобный результат уже наблюдали и в другом кагоме-материале — гербертсмитите, что говорит о возможной универсальности такого поведения.

Учёные предполагают, что квантовое спин-жидкое состояние может быть свойственно целому семейству материалов с кагоме-структурой. По словам Янга С. Ли, следующая задача — найти материал, который позволит окончательно подтвердить существование основного состояния спин-жидкости.

Авторы отмечают, что углублённое изучение этих систем может ускорить развитие квантовых технологий и приблизить создание более мощных вычислительных и информационных устройств.