一種最初在近50年前假設的特殊物質狀態已被首次觀察到。由哈佛大學研究人員創造出所謂的量子自旋液體最終可以幫助改善量子計算機。要使材料成為磁性材料，材料中電子的自旋需要高度有序。最常見的磁性類型是因為材料中所有電子的自旋都向同一方向排列，當相鄰電子的自旋以棋盤格模式上下交替時，也會產生其他類型的磁性，也就是說，只要有秩序它就能發揮作用。
哈佛大學研究人員米哈伊爾-盧金（左）和朱利亞-塞梅希尼（右）領導的團隊首次觀察到一種被稱為量子自旋液體的奇特物質狀態
但在1973年，物理學家菲利普·安德森假設了一種叫做量子自旋液體的物質狀態，它不會遵循這些規則。當材料被冷卻時，它不會形成固體，重要的是，它們的電子不會穩定到一個高度有序的狀態。相反，它們會不斷地轉換，在一個複雜的量子狀態下相互糾纏在一起。
現在，由哈佛大學領導的一個科學家小組首次創造並觀察到了量子自旋液體。為了做到這一點，研究人員使用了他們幾年前開發的可編程量子模擬器，該模擬器使用激光將219個原子懸浮在一個網格中。這些原子的屬性可以被仔細操縱，包括其電子的自旋。
在這項研究中，研究小組將這些原子安排在一個三角形的格子里，這意味着每個原子都有兩個緊鄰。一對電子能夠以一種方式或另一種方式進行磁穩定，因為它們的自旋可以對齊或交替進行–但如果有第三個輪子，就會破壞這種平衡，產生一個無法解決的”沮喪的磁體”。
由此產生的量子自旋液體表現出一些有用的量子現象，例如糾纏–原子可以跨越遙遠的距離相互影響，甚至”傳送”信息–以及量子疊加，原子可以同時存在於多個狀態。這兩點對建立量子計算機都很有用，這些計算機應該對外部干擾有更強的抵抗力。
該研究的主要作者Giulia Semeghini說：”我們展示了如何創建這種拓撲量子比特的第一步，但我們仍然需要證明你如何能夠實際編碼它並操縱它。現在還有很多東西需要探索”。
這項研究發表在《科學》雜誌上。