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처음으로 과학자들은 실험실에서 오랫동안 예측했지만 이전에는 볼 수 없었던 물질의 상태를 발견했습니다. 과학자들은 루비듐 원자의 극저온 격자에 레이저를 발사함으로써 원자를 양자 불확실성으로 알려진 지저분한 수프 속으로 몰아넣었습니다. 양자 스핀 밀도(액체).
1973년에 양자 스핀 밀도의 존재 가설(영도에서 장거리 자기 질서가 형성되지 않는 희귀 물질 상태)이 제안되었습니다. 그러나 과학자들이 실험실 조건에서 양자 스핀 액체를 처음 관찰한 것은 최근의 일입니다.
"액체" 부분은 저온에서 자성체 내부에서 끊임없이 변화하고 진동하는 전자에 속합니다. 일반 자석과 달리 이 경우 전자는 안정화되지 않고 냉각 시 고체의 구조화된 격자에 정착하지 않습니다. 이제 이 상태가 기록되었으므로 이 발견이 강력한 양자 컴퓨터의 개발을 가속화할 것으로 기대됩니다.
"이것은 이 분야에서 매우 특별한 순간입니다."라고 매사추세츠 하버드 대학의 양자 물리학자인 Mykhailo Lukin이 말했습니다. "당신은 실제로 이 이국적인 상태를 만지고 심지어 찌를 수도 있고, 그 속성을 이해하기 위해 조작할 수도 있습니다. 이것은 사람들이 이전에 결코 관찰할 수 없었던 새로운 물질 상태입니다."
기존 자석에는 스핀이 자기를 생성하는 위 또는 아래와 같은 방향으로 배향된 전자가 포함되어 있습니다. 양자 스핀 액체에는 세 번째 전자가 도입되어 두 개의 반대 스핀이 서로를 안정시키는 동안 세 번째 전자의 스핀이 평형을 깨뜨립니다. 이것은 모든 스핀이 같은 방향으로 안정될 수 없는 "무질서한" 자석을 생성합니다.
자체 무질서한 격자 패턴을 만들기 위해 팀은 2017년에 구축된 프로그래밍 가능한 양자 시뮬레이터를 사용했습니다. 시뮬레이터는 양자 컴퓨터 프로그램을 사용하여 정사각형, 삼각형 또는 벌집과 같은 레이저로 임의의 모양으로 원자를 유지하고 다양한 양자 상호 작용 및 프로세스를 설계하는 데 사용할 수 있습니다. 시뮬레이터는 밀접하게 집중된 레이저 빔을 사용하여 원자를 개별적으로 배열하고, 연구원들은 삼각형 패턴의 격자에 루비듐 원자를 배열하여 한 원자의 변화가 일치하는 양자 얽힘 특성을 가진 불안정한 자석을 만들 수 있었습니다. 두 번째 얽힌 원자와 함께.
원자 사이의 결합은 양자 스핀 밀도가 실제로 생성되었음을 나타냅니다.
"원하는 만큼 원자를 밀 수 있고, 레이저의 주파수를 변경할 수 있으며, 이전에 이러한 것들이 연구되었던 재료에서는 할 수 없었던 방식으로 자연의 매개변수를 실제로 변경할 수 있습니다."라고 퀀텀은 말합니다. 하버드 대학의 물리학자 수비르 사흐데프. "여기서 각 원자를 보고 그것이 하는 일을 볼 수 있습니다."
양자 컴퓨터는 양자 비트 또는 큐비트를 기반으로 하며 양자 스핀 유체가 외부 노이즈 및 간섭으로부터 더 잘 보호되는 위상 큐비트를 개발하는 데 도움이 되기를 바랍니다.
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