物理學家證實了量子自旋液體態的存在-推進了量子計算發展

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洪加城 | 特約編輯 (臺灣大學化學系碩士生)

加拿大物理學家Andrea Bianchi的研究團隊藉由光學熔煉爐取得高純度的Ce2Zr2O7磁性物質，並在低溫下觀測到量子自旋液體(quantum spin liquid, QSL)的存在。

QSL就跟固體、液體和氣體一樣是一種物質的狀態，其中的「液體」指的是電子自旋的方向就像液體一樣沒有固定的排列。這種隨機排列是源自於未成對電子間的高度糾纏，迫使相鄰未成對電子間的自旋方向必須保持相反，但在三角形晶格的限制下，必定無法滿足全部相鄰未成對電子保持相反，最後這些電子的自旋方向只能不斷轉動並形成隨機排列。QSL獨特的高度糾纏可以在量子計算的過程中協助糾錯，讓設計出來的量子電腦具有有更高的容錯率。

三角形晶格下，第三個未成對電子沒有固定自旋方向

資料來源

  1. Weird Quantum State of Matter Observed for the First Time
    https://scitechdaily.com/weird-quantum-state-of-matter-observed-for-the-first-time/
  2. Fault-tolerant quantum computation by anyons
    https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/9707021
  3. Study unveils gapless ground state in an archetypal quantum kagome
    https://phys.org/news/2020-03-unveils-gapless-ground-state-archetypal.html

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