"Indem wir die emergenten Photonen und Spinonen in Ce₂Zr₂O₇ schlüssig bestätigen, geben wir der wissenschaftlichen Gemeinschaft nicht nur Antworten auf ein historisches Rätsel, sondern auch einen fruchtbaren Boden für Innovationen", sagte Professor Pengcheng Dai von der Rice University.
In einer bahnbrechenden Entdeckung, die am 19. Juni 2025 veröffentlicht wurde, bestätigte ein internationales Team unter der Leitung der Rice University die Existenz von emergenten Photonen und fraktionierten Spin-Anregungen innerhalb der Quanten-Spin-Flüssigkeit Cer-Zirkonium-Oxid (Ce₂Zr₂O₇). Dieser Befund markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Festkörperphysik und identifiziert Ce₂Zr₂O₇ als eine dreidimensionale Realisierung dieses exotischen Quantenzustands.
Quanten-Spin-Flüssigkeiten mit ihren einzigartigen magnetischen Eigenschaften und starker Quantenverschränkung faszinieren Physiker seit langem. Die Entdeckung von emergenten Photonen, die das Verhalten von Photonen in elektromagnetischen Feldern nachahmen, eröffnet neue Wege für die ultra-effiziente Signalübertragung und die Quanteninformationsverarbeitung. Das Team nutzte fortschrittliche polarisierte Neutronenstreutechniken und thermodynamische Messungen, um seine Ergebnisse zu bestätigen.
Die Implikationen dieser Entdeckung gehen über die Grundlagenphysik hinaus und bieten Potenzial für technologische Fortschritte. Quanten-Spin-Flüssigkeiten könnten aufgrund ihrer Robustheit gegenüber Dekohärenz eine entscheidende Rolle in der Quanteninformationsverarbeitung spielen. Die Studie, die vom US-Energieministerium, der Gordon and Betty Moore Foundation und der Robert A. Welch Foundation finanziert wurde, umfasste die Zusammenarbeit von Großanlagen in Europa und Nordamerika.