Các nhà vật lý tại Đại học Rice đã đạt được một bước đột phá trong việc tìm hiểu các kim loại lạ, vật liệu thách thức các quy tắc điện và từ tính thông thường, bằng cách sử dụng khoa học thông tin lượng tử. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature Communications tiết lộ sự vướng víu điện tử tăng cao tại một điểm tới hạn, cung cấp thông tin chi tiết về hành vi của các vật liệu bí ẩn này.
Dẫn đầu bởi Qimiao Si, nhóm nghiên cứu đã sử dụng thông tin Fisher lượng tử (QFI) để đo lường sự tiến hóa tương tác điện tử trong điều kiện khắc nghiệt. Nghiên cứu của họ chỉ ra rằng sự vướng víu điện tử, một hiện tượng lượng tử cốt lõi, đạt đỉnh tại một điểm tới hạn lượng tử - sự chuyển đổi giữa hai trạng thái vật chất.
Trong các kim loại thông thường, các electron di chuyển một cách có thể đoán trước, nhưng các kim loại lạ thể hiện điện trở và hành vi bất thường ở nhiệt độ thấp. Tập trung vào mô hình mạng Kondo, các nhà nghiên cứu đã theo dõi sự mất mát của các hạt giả đối với sự vướng víu spin electron bằng cách sử dụng QFI, tìm thấy các đỉnh vướng víu tại điểm tới hạn lượng tử.
Cách tiếp cận này tích hợp khoa học thông tin lượng tử với vật lý chất ngưng tụ, đánh dấu một hướng đi mới trong nghiên cứu vật liệu. Các tính toán lý thuyết phù hợp với dữ liệu tán xạ neutron không đàn hồi, củng cố vai trò của sự vướng víu lượng tử trong hành vi của kim loại lạ.
Hiểu biết về các kim loại lạ có thể cách mạng hóa lưới điện bằng cách cho phép truyền tải năng lượng hiệu quả hơn, do mối liên hệ của chúng với các chất siêu dẫn nhiệt độ cao. Nghiên cứu cũng chứng minh tính ứng dụng của các công cụ thông tin lượng tử cho các vật liệu kỳ lạ khác, có khả năng tăng cường các công nghệ lượng tử trong tương lai.