Quantenentdeckung: Neuartiger 'Halb Eis, Halb Feuer'-Zustand enthüllt, Potenzial für Quantencomputing

Ein neuartiger Materiezustand, der als 'halb Eis, halb Feuer' bezeichnet wird, wurde von Physikern des Brookhaven National Laboratory (USA) im Jahr 2024 in einer magnetischen Verbindung, Sr3CuIrO6, entdeckt. Diese Entdeckung baut auf ihrer Identifizierung eines 'halb Feuer, halb Eis'-Zustands im selben Material im Jahr 2016 auf, das aus Strontium, Kupfer, Iridium und Sauerstoff besteht. Der Schlüssel zu diesem Durchbruch liegt im Konzept der 'Frustration', das Wechselwirkungen zwischen benachbarten Teilchen beschreibt. Das Team fand heraus, dass sich der Zustand des Materials innerhalb eines engen Temperaturbereichs vollständig umkehrt. Im 'halb Feuer, halb Eis'-Zustand sind die Elektronenspins auf Kupferatomen ungeordnet und ähneln Flammen, während Iridium-Spins fixiert sind. Umgekehrt werden im neu entdeckten 'halb Eis, halb Feuer'-Zustand Kupfer-Spins geordnet und Iridium-Spins chaotisch. Diese Reversibilität, die von den Forschern Weiguo Yin und Alexei Tsvelik identifiziert wurde, ist entscheidend für die potenzielle Nutzung von Sr3CuIrO6 in der Quanteninformationswissenschaft und Mikroelektronik. Die Fähigkeit, Phasenübergänge präzise zu steuern, könnte neue technologische Möglichkeiten im Quantenbereich eröffnen und potenziell zu Fortschritten im Quantencomputing und der Spintronik führen. Yin betont, dass das Verständnis von Übergängen zwischen exotischen Zuständen von zentraler Bedeutung für die Physik der kondensierten Materie und die Materialwissenschaft ist und das Potenzial hat, bedeutende technologische Fortschritte voranzutreiben.