Вчені зі США відкрили нові магнітні стани у квантових матеріалах

Вчені з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі провели дослідження, яке показало: поєднання різних типів «фрустрації» у квантових матеріалах може створювати незвичні магнітні стани. Роботу очолив професор Стівен Вілсон, а результати опубліковані в журналі Nature Mate­ri­als. Науковці наголошують, що це фундаментальні відкриття, які можуть стати основою для майбутніх квантових технологій.

Фрустрація виникає тоді, коли атоми або електрони в матеріалі не можуть впорядкуватися у стабільну структуру. Наприклад, у трикутній ґратці магнітні «мінімагніти» не здатні всі одночасно розташуватися протилежно один одному, що створює конфлікт і нестійкий стан. Подібні ефекти можуть виникати й через електронні взаємодії, коли геометрія кристала заважає рівномірному розподілу частинок.

Дослідники зосередилися на рідкісних матеріалах, де одночасно проявляється і магнітна, і хімічна фрустрація. Це відкриває можливість керувати однією властивістю через іншу. У таких умовах можуть виникати особливі квантові стани, які підтримують довготривалу «заплутаність» частинок — явище, важливе для квантових обчислень та передачі інформації.

Науковці перевіряють, чи можна впливати на ці стани за допомогою зовнішніх факторів — наприклад, механічного тиску або магнітного поля. Це могло б дозволити створювати матеріали, які змінюють свої властивості під дією невеликих деформацій чи зовнішніх сигналів.

За словами Вілсона, головна мета дослідження — навчитися контролювати квантові стани та надати матеріалам нову функціональність. У перспективі це може відкрити шлях до створення інноваційних матеріалів для квантових технологій, де магнітні та структурні властивості будуть взаємопов’язані й керовані людиною.