С помощта на квантов магнит за първи път са наблюдавани вълните на заплитане
За първи път учените следиха по какъв начин триплетите – екзотичните магнитни квазичастици, които съставляват вълните на квантовото усложнение на електроните – минават от синглетно в триплетно положение. Тези талази дълго време оставаха неуловими, само че в този момент те бяха открити с помощта на специфичните свойства на новосъздадения неестествен квантов магнит. Това наблюдаване разкрива огромни вероятности за рационализиране на квантовите калкулации и криптографията.
Когато два електрона с разнообразни спинове се комбинират, ъгловият миг на техните спинове става нула и двойката образува така наречен синглетен електрон. От друга страна, в случай че тези два електрона имат идентични спинове, те не се анулират и образуват триплет. Чрез използване на сила към електронната система е допустимо електроните да се възбудят от синглетно до триплетно положение. В някои случаи това възбуждане може да се популяризира през материала като талази на квантово усложнение, състоящи се от екзотичните магнитни квазичастици, наречени триплети. Квантово усложнение поражда, когато две или повече частици имат идентични свойства.
Тъй като такова квантово усложнение не може да възникне в елементарните магнитни материали, триплетите се следят извънредно мъчно в природата. Измерването им в квантовите материали е огромно предизвикателство заради техните необикновени свойства. Именно тук изкуствените квантови материали могат да предложат доста преимущество.
„ Тези материали са доста комплицирани. Те оферират доста забавна физика, само че най-екзотичните от тях са и най-трудни за разкриване и проучване. Затова опитваме друг метод, като сътворяваме изкуствени материали от обособени съставни елементи “, изяснява в известие за пресата Петер Лилйерот, водещ откривател на новото изследване от Университета Аалто във Финландия.
Този вид изкуствени материали дават опция да се следят феномени, които нормално е невероятно да се видят в стандартните материали.
Квантовият магнит, формиран от елементарни молекули
Изкуственият квантов материал, създаден в новото проучване, съставлява квантов магнит, формиран от органични молекули. Докато стандартният магнит се състои от добре дефинирана двуполюсна система, разположението на полюсите на квантовия магнит се дефинира от правилото на вероятността. В този тип материал взаимоотношението на електроните води до необикновени феномени, като високотемпературна свръхпроводимост, комплицирани магнитни положения и необикновени електронни положения. Всичко това го прави съвършен претендент за наблюдаване на неуловимите в естествени условия феномени, като да вземем за пример квантовите заплитания в основата на триплетите.
Квантовият магнит, разказан в авторитетното издание Physical Review Letters, се състои от двойки молекули кобалт-фталоцианин, всяка от които има два електрона, заемащи орбиталните граници. Тези елементарни молекули са употребявани за по-лесно групиране на електроните в затвореното пространство и заставянето им да си взаимодействат. Като се има поради, че фундаменталните детайли съдържат два електрона, физическите детайли, нужни за квантовото усложнение, се оказват дружно.
В опит, предопределен за наблюдаване на триплетите, магнитните възбуждания бяха следени първо на равнището на обособени молекули кобалтов фталоцианин, а по-късно на равнището на все по-големи структури – от вериги до молекулни острови.
„ Използвайки доста елементарни молекулярни детайли, ние успяхме да проектираме и изследваме този комплициран квантов магнит по метод, който в никакъв случай преди не е бил вероятен, разкривайки феномени, които не са следени в неговите самостоятелни елементи “, изяснява Дрост.
Въпреки че магнитните възбуждания в атомите са следени неведнъж в предишното благодарение на тунелираща спектроскопия, резултатът на разпространяване на вълните на квантовото усложнение в никакъв случай до момента не е бил следен.
С помощта на квантов магнит, чиято молекулярна конструкция е проектирана на ръка, изследователският екип сполучливо показва, че синглетно-триплетните възбуждания могат да минават през молекулярната решетка като триплети.
„ Нашите резултати съставляват първата проява на дисперсни триплетни възбуждания от измеренията на действителното пространство “, пишат откривателите в своето проучване.
Наред с другото, в този момент е допустимо напълно рационално да се проектират платформи за такива феномени, което открива необятен набор от приложения за технологии, основани на квантовата физика.
Като последваща стъпка откривателите имат намерение да разширят своя опит, като употребяват квантови магнити, формирани от по-сложни молекули. Това би могло да докара до по-нататъшни наблюдения на екзотични магнитни възбуждания или до нови протоколи за създаване на по-ефективни квантови материали.
