Ricercatori scoprono un nuovo stato quantistico della materia, un materiale forse “rivoluzionario” anche per i computer quantistici

Credito: sakkmesterke, Shutterstock, ID: 2121259760

Un “nuovo stato quantistico della materia”, come riferito in un nuovo comunicato dell’Università di Montreal, è stato scoperto da un team internazionale di scienziati. Questi ultimi hanno pubblicato i risultati della loro ricerca su  Physical Review X.[2]

Andrea Bianchi, un professore di fisica dell’Università di Montreal, insieme ad alcuni dei suoi studenti ha pubblicato uno studio in cui spiega di aver scoperto uno “stato fondamentale liquido di spin quantico” all’interno di un materiale magnetico fatto in laboratorio, un materiale composto da zirconio, cerio e ossigeno.
I liquidi di spin quantistici sono materiali particolari, come spiega il comunicato: restano in uno stato disorganizzato anche quando vengono raffreddati allo zero assoluto, diversamente dai materiali normali che, l’aumentare della temperatura, tendono a disorganizzassi sempre di più.

Nei liquidi di spin quantico gli elettroni hanno una posizione particolare, una sorta di reticolo triangolare con il quale formano un “ménage à trois” con una turbolenza molto intensa la quale va a interferire con il loro ordine. Si ottiene una funzione d’onda entangled e praticamente nessuno schema magnetico.
Come spiega Bianchi, se si aggiunge un terzo elettrone, gli spin degli elettroni tendono a non allinearsi più in quanto due elettroni vicini devono essere sempre caratterizzati da spin opposti e si crea un fenomeno denominato “frustrazione magnetica”. “Questo genera eccitazioni che mantengono il disordine degli spin e quindi lo stato liquido, anche a temperature molto basse”, spiega il ricercatore.

Il ricercatore spiega di aver ottenuto, nel composto creato in laboratorio, “una forma straordinariamente pura”, una disposizione triangolare pressoché perfetta degli atomi. I ricercatori hanno poi misurato lo stato quantistico accorgendosi di aver creato un materiale che tende a comportarsi come un vero liquido di spin a basse temperature, uno stato quantistico mai identificato prima. Secondo Bianchi si tratta di un materiale a “rivoluzionario” che “potrebbe aprire la porta a nuovi approcci nella progettazione di computer quantistici”.[1]

Note e approfondimenti

  1. Unusual quantum state of matter observed for the first time at UdeM | UdeMNouvelles
  2. Phys. Rev. X 12, 021015 (2022) – Case for a ${\mathrm{U}(1)}_{\ensuremath{\pi}}$ Quantum Spin Liquid Ground State in the Dipole-Octupole Pyrochlore ${\mathrm{Ce}}_{2}{\mathrm{Zr}}_{2}{\mathrm{O}}_{7}$ (DOI: 10.1103/PhysRevX.12.021015)

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