科学家发现第三种磁性：或是量子计算又一突破

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据外国媒体报道，麻省理工学院的研究人员发现了一种具有第三种磁性状态的新物质。麻省理工学院称之为“液体自旋量子”，他们说这种新物质将改变计算机存储数据的方式。

量子自旋液体将消除量子比特周围物质的污点，这些污点可能会突然改变量子计算中的量子态。英国《自然》杂志报道说，液体自旋量子是固体晶体，但它的磁性状态是液体。与其他两种磁性不同，液体自旋量子中单个粒子的磁取向总是在变化，这与真实液体中的分子运动相似。

麻省理工学院的物理学教授Young lee说，这种材料内部没有静态磁取向。他说:“但是粒子之间有很强的相互作用，而且由于量子效应，它们不会被固定在某个地方。”从理论上讲，量子自旋液体将有助于数据存储，提高计算能力，防止量子比特衰减。

事实上，早在40多年前，一个由来自许多国家的科学家组成的研究小组就在理论上提出了量子自旋液体的概念。但是直到2012年，量子自旋液体才首次被发现。年轻的李指出，这种奇怪的状态很难测量或证明它的存在。这是迄今为止获得的最有说服力的实验数据，证明了这一现象的存在。在最新的研究论文中，物理学家说量子自旋液体以其电子分裂特性而闻名，但是研究人员以前从未在真实物质中发现这种分裂。这种新的物质形式将导致电子分裂成称为“马约拉纳费米子”的碎片。最近，物理学家已经能够在二维物质中探测到这样的粒子(类似于石墨单原子层)。

所谓的铁磁性是指磁铁或指南针的简单磁性。反铁磁性是指金属或合金的离子磁场相互抵消，这是现代计算机硬盘阅读器的基础。然而，在任何一种情况下，它们只有在温度冷却到一定温度后才能有磁性。

普通磁性材料的工作原理是，当温度降到足够低的水平时，电子就像一个旋转的条形磁铁，按照磁极排列。然而，在含有量子自旋液体的磁性物质中，这些电子仍然会不断波动。即使物质被冷却到绝对零度，条形磁铁也不能整齐排列，而是由于量子涨落形成了一个混沌的汤态。为了探测这种波动，物理学家观察了实验材料中的电子，发现在量子自旋液体材料中形成的形态与先前理论中预测的结果一致。

1987年，著名的理论家菲利普.安德森首次提出了第三种磁性态的存在。“从那时起，物理学家希望创造这种磁性状态。在过去的几年里，我们在这个研究领域取得了进展。众所周知，液体自旋量子本身是一种矿物晶体，叫做"赫伯特史密斯"，以矿物学家赫伯特史密斯的名字命名。

自2011年以来，麻省理工学院的物理学家一直在详细研究这种晶体的特性。大多数物质都有不连续的量子态，量子态的变化用整数表示。相比之下，液体自旋量子显示出碎裂的量子态。研究人员发现，这种被称为“自旋振子”的量子态可以形成一个连续体。

重要的是，麻省理工学院的研究成果有助于改善数据存储或通信，可能是通过使用一种叫做“长距离纠缠”的奇怪量子现象。远距离纠缠意味着两个相距很远的粒子可以同时影响彼此的状态。此外，研究结果也有助于高温超导体的研究和开发，并在该领域取得新的进展。美国哈佛大学的物理学教授Surbir Sachdev说:“这是一个重大的研究发现，为研究多智能体系统中的量子纠缠开辟了一个新的渠道。”