양자자석을 통해 처음으로 파문이 일어나는 얽힘의 파도 : ScienceAlert

유기 분자를 기이한 종류의 자석으로 만드는 과정에서 알토 대학교와 핀란드 이베스퀼레 대학교의 물리학자들은 트리플론(triplon)이라고 불리는 전자 상태의 포착하기 어려운 활동을 관찰할 수 있는 완벽한 공간을 만들었습니다.

정원용 자석은 일반적으로 자기력선의 둥지로 둘러싸인 두 개의 극을 갖는 것으로 가장 잘 설명되지만, 양자 자석으로 알려진 흥미로운 구조는 그러한 간단한 설명을 무시합니다.

'양자'라는 단어가 나올 때마다 그렇듯, 아무것도 확실하지 않은 풍경을 상상할 수 있다. 조명이 어두운 카지노에서 회전하는 룰렛 바퀴처럼 모든 상태는 도박꾼이 "더 이상 베팅하지 마세요"라고 말할 때까지 가능성이 있습니다.

더 이상한 점은 한 바퀴의 숫자와 색상이 다른 바퀴의 숫자와 색상이 직관적이지 않은 방식으로 얽혀 있다는 것입니다. 즉, 한 바퀴의 검정색 결과가 다른 바퀴의 빨간색 결과를 의미할 수도 있습니다.

북쪽과 남쪽이 확률의 흐름으로 축소된 양자 자석은 냉장고 자석에 없는 특성을 갖고 있어 대부분의 다른 환경에서 쉽게 발견할 수 없는 현상을 탐색하는 데 편리한 개체가 됩니다.

그러한 행동 중 하나는 트리플론(triplon)으로 알려진 준입자의 파동입니다.

원자 주머니에 손을 넣어 전자를 꺼냅니다. 두 개의 스핀 중 하나 또는 각운동량의 맛을 가질 확률은 동일합니다. 반대 스핀을 갖는 전자를 찾으면 두 개가 상쇄됩니다. 축하합니다. 단일 전자 상태를 갖게 되었습니다!

세 번째 전자를 넣으면 또 다른 작은 양의 비틀림이 추가되어 이중선이 생성됩니다.

하지만 초기 페어링에 포함된 두 개의 스핀이 동일한 경우에는 어떻게 될까요? 취소하는 대신 이제 삼중항 상태로 구축됩니다.

삼중항의 두 전자는 종종 고유한 원자 궤도에 위치하지만 물리학자들은 전자의 특성을 편리하게 그룹화하여 '일종의 입자', 즉 준입자로 취급할 수 있습니다.

이 특별한 경우, 삼중항 상태의 스핀은 삼중론이라고 불리는 단일 입자로 취급되며, 그 자체로 뚜렷한 행동을 보입니다. 물질 전체에 서로 얽혀 있으면 이상한 방식으로 솟아오르고 움직일 수 있습니다.

이것은 이론적으로는 모두 훌륭하지만 야생에서 그러한 파도와 같은 행동을 포착하는 것이 항상 쉬운 것은 아닙니다.

여기서 연구진은 코발트 원자와 프탈로시아닌 분자의 혼합으로 양자 자석을 구축함으로써 전자가 삼중론 준입자로 상호 작용하고 그 특성이 고체를 통해 전파되도록 하는 올바른 조건을 만들었습니다.

"매우 간단한 분자 빌딩 블록을 사용하여 우리는 이전에 수행된 적이 없는 방식으로 이 복잡한 양자 자석을 설계하고 조사할 수 있으며 독립적인 부분에서 발견되지 않는 현상을 밝힐 수 있습니다"라고 연구의 제1저자이자 응용 물리학자인 Robert Drost는 말합니다. 알토 대학교 출신.

"고립된 원자의 자기 여기는 주사 터널링 분광법을 사용하여 오랫동안 관찰되었지만 전파되는 삼중론으로는 결코 달성되지 않았습니다."

자녀의 소중한 그림을 냉장고 문에 붙이는 방식에 혁명을 일으킬 만한 종류의 발견은 아니지만 양자 전자공학은 컴퓨팅과 암호화에 유용한 것으로 입증되었습니다.

양자 카지노에서 준입자를 조작하기 위한 몇 가지 새로운 도구를 보유하는 것은 결코 길을 잃을 수 없습니다.

"이 전략은 우리가 양자 기술의 새로운 가능성을 여는 재료 플랫폼을 합리적으로 설계할 수 있다는 것을 보여줍니다"라고 Aalto University의 상관 양자 재료 연구 그룹 책임자인 Jose Lado는 말했습니다.

이 연구는 Physical Review Letters에 게재되었습니다.