Квантовый суп из атомов: новый взгляд на спиновую жидкость ⚡ экспресс
Учёные на квантовом симуляторе из 114 атомов в решётке кагоме (фрустрированная геометрия, не позволяющая спинам выстроиться согласованно) плавно приготовили разупорядоченное коррелированное состояние — квантовую спиновую жидкость. Измеренные спиновые корреляции хорошо совпали с моделью дираковской спиновой жидкости, а плотность энтропии оказалась близка к наблюдаемой в твёрдых фрустрированных магнитах при температуре жидкого азота. Это первое прямое сравнение «жидкого» состояния атомов с теорией и важный шаг к пониманию квантового беспорядка.
Физики взяли 114 атомов рубидия, охладили до температур почти абсолютного нуля (как в экспериментах с жидким гелием) и аккуратно разложили в узор пчелиных сот. Затем они начали плавно менять силу взаимодействий, словно медленно повышая температуру в кастрюле. При низком «огне» атомы держались стройными магнитными рядами, похожими на кристалл. Но с ростом беспорядка твёрдый порядок исчез, уступив место жидкому состоянию, где каждый атомный магнит непрестанно вертелся, а вместе они напоминали круговороты в бурлящей воде.
Этот магнитный бульон, известный теоретикам как спиновая жидкость, ведёт себя удивительно: возникшие в нём возмущения бегут без торможения, подобно свету — масса для них не помеха. Именно такое поведение предсказывал Ричард Фейнман, размышляя о квантовых симуляторах. Проверки показали, что полученный суп — не просто хаос, а долгожданное состояние, которое может дать ключ к созданию квантовых компьютеров. Оказывается, даже из атомного беспорядка можно сварить идеальную среду для вычислений.
🎯 Возбуждения в этой магнитной жидкости движутся без сопротивления, как будто у них нет массы, — словно свет. Поэтому её называют «идеальной квантовой средой».