科學家發現奇異液態自旋量子可用于量子計算機

   科學家們在劍橋大學主導的研究中發現了一種在40年前被首次預測到的奇異的新狀態物質。

液態自旋量子是一種物質的神秘狀態，它被世人認為暗藏于某些磁性物質，但從未在自然界中被確鑿發現

據國外媒體報道，科學家們在劍橋大學主導的一項研究中發現了一種在40年前被首次預測到的奇異的新狀態物質。這種名為液態自旋量子的狀態可以產生電子，電子被認為是看不見的自然砌塊的碎片。這種微小的粒子又名馬約拉納費米子，可以在量子計算機中使用；真實材料中電子分裂的發現被認為是一項重大突破。物理學家們在和石墨烯結構類似的二維物質中對馬約拉納費米子的特征進行了測量。

實驗結果與液態自旋量子的主要模型之一，Kitaev模型成功匹配。液態自旋量子是一種物質的神秘狀態，它被世人認為暗藏于某些磁性物質，但從未在自然界中被確鑿發現。對于液態自旋量子最為有趣的性質之一——電子分裂或分餾在真實材料中的觀測十分重要。結果表明，馬約拉納費米子可以使量子計算機比傳統計算機的速度快得多，而且能夠執行傳統計算機無法執行的計算。

在典型的磁性材料中，每個電子的作用如同條形磁鐵。當材料溫度降至足夠低，這些“磁鐵”會自主行事，比方說所有的北極都會指向同一方向。但是當材料包含自選液態時，即使它被降溫到絕對零度，條形磁鐵不會排列成直線，而是會受到量子起伏的影響，形成糾纏不清的湯。這一狀態于1973年首次由物理學家Phil Anderson提出。

   Knolle和Kovrizhin的合作者們在橡樹嶺國家實驗室的領導下，使用中子散射技術來尋找氯化釕分餾的實驗證據。他們在2014年作出的預測和研究人員此次的觀測結果相符；這是首次在二維材料上觀測到液態自旋量子和電子分餾。Knolle表示，此次發現為物質的量子狀態添上了新的一筆。Kovrizhin表示，此次發現是人類對量子態認知的重大進步，發現一種全新的量子態十分有趣，它代表了新嘗試和新可能。