Khám phá Lượng tử: Tiết lộ Trạng thái 'Nửa Băng, Nửa Lửa' Mới, Tiềm năng cho Điện toán Lượng tử

Một trạng thái vật chất mới, được mệnh danh là 'nửa băng, nửa lửa', đã được các nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven (Hoa Kỳ) phát hiện vào năm 2024 trong một hợp chất từ tính, Sr3CuIrO6. Khám phá này dựa trên việc họ xác định năm 2016 trạng thái 'nửa lửa, nửa băng' trong cùng một vật liệu, bao gồm stronti, đồng, iridium và oxy. Chìa khóa cho bước đột phá này nằm ở khái niệm 'ức chế', mô tả sự tương tác giữa các hạt lân cận. Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng trong một phạm vi nhiệt độ hẹp, trạng thái của vật liệu hoàn toàn đảo ngược. Ở trạng thái 'nửa lửa, nửa băng', các spin electron trên các nguyên tử đồng bị rối loạn, giống như ngọn lửa, trong khi các spin iridium bị đóng băng tại chỗ. Ngược lại, trong trạng thái 'nửa băng, nửa lửa' mới được phát hiện, các spin đồng trở nên có trật tự và các spin iridium trở nên hỗn loạn. Khả năng đảo ngược này, được xác định bởi các nhà nghiên cứu Weiguo Yin và Alexei Tsvelik, rất quan trọng để có khả năng khai thác Sr3CuIrO6 trong khoa học thông tin lượng tử và vi điện tử. Khả năng kiểm soát chính xác các chuyển pha có thể mở ra những khả năng công nghệ mới trong lĩnh vực lượng tử, có khả năng dẫn đến những tiến bộ trong điện toán lượng tử và spintronics. Yin nhấn mạnh rằng việc hiểu các chuyển đổi giữa các trạng thái kỳ lạ là trọng tâm của vật lý chất ngưng tụ và khoa học vật liệu, với tiềm năng thúc đẩy tiến bộ công nghệ lớn.