美大学发现第三种磁性 或可造就新型量子计算机

herbertsmithite

麻省理工学院(MIT)近日展示了一种全新磁性的存在，证实了早先的预言。在此之前，我们只知道两种磁性：“铁磁性”(Ferromagnetism)就是条形磁铁、指南针里的磁性，几个世纪前我们的祖先就了解它了，同性相斥异性相吸，内部所有原子的磁运动或者磁性方向是相同的;“反铁磁性”(Antiferromagnetism)，金属和合金内部的磁场，原子磁运动方向相反且互相抵消，从而可以有序地排列，硬盘磁头就是基于这种原理的。

反铁磁性的预言和发现让Louis Neel、Clifford Shull分别在1970年、1994年赢得了诺贝尔物理学奖，而后者就是MIT的一名教授。

而新发现的第三种磁性叫做“量子自旋液体”(Quantum Spin Liquid/QSL)，来自一种从矿物中提出的固态晶体“herbertsmithite”，但磁性却很像液体里的分子，内部每个粒子的磁方向都是持续混乱的。

MIT物理学教授Young Lee指出：“我们证明了，磁性还有第三种基础状态。材料内部的磁方向毫无秩序，或者说没有固定的磁矩，但(粒子)之间有强烈的相互作用，而且因为量子效应，它们不会固定在某个的地方。”

虽然很难直接测量或者证实这种特殊磁性状态，不过MIT声称他们得到的是最强有力的实验数据，完全可以将理论模型证明为现实物理系统。

普林斯顿大学教授Philip Anderson 1987年第一次提出了这种新的磁性概念，认为它可能会和高温超导体有关。Young Lee表示：“从那之后，物理学家就一直想得到这种状态，但直到最近几年我们才取得了实质性进展。”

Young Lee和他的同事花了十个月的时间，在去年成功得到了一块足够大、足够纯净的herbertsmithite，然后就一直在钻研它的属性，并最终验证了QSL磁性的存在，期间还使用了中子散射(neutron scattering)技术进行测量。

接下来大家应该会问，这种新的磁性会有什么用?前言物理理论转换成实际应用成果往往需要很长的时间，这次也不例外。研究人员指出，这一发现可能会带来数据存储(新型存储器)、计算机通信(远程量子缠绕)的重大突破，造就新型量子计算机，或者实现真正的高温超导体——可在常温而非零下200℃下工作的超导体。