量子自旋液體中的非常規自旋輸運現象
2020-07-30 科學大觀園雜誌
由於自旋的時間變異性，左側邊緣磁脈衝觸發的自旋激發態隨即轉化為馬約拉納費米子運動，然後再通過物質傳播到對側邊緣。
目前，電子設備性能已接近其理論極限。新興的自旋電子學有望徹底改變電子設備面貌，並成為開發量子計算機的關鍵。在自旋電子器件中，電子最重要的特徵是自旋性，這是一種涉及角動量的固有特性，也是固體中產生磁性現象的根本原因。全球物理學家都在努力尋找藉助材料生成、傳輸「自旋包」的實用方法。
據美國「優睿科」網站7月27日消息稱，東京工業大學（Tokyo Tech）和橫濱國立大學（YNU）的科學家們日前在《物理評論快報》雜誌中宣布，他們通過理論分析Kitaev模型的特殊自旋輸運特性，揭示了讓自旋微擾（spin perturbation）穿越量子自旋液體系統中、看似無法通過的區域的特殊機制。這一新發現可能為下一代電子學應用和量子計算機開發奠定又一基石。
Kitaev模型的重要特徵之一是具有局部對稱性。這意味著一個自旋只與其最近的其他自旋有相關性，與遠處的自旋不相關。然而在現實中，Kitaev系統一側邊緣的微弱磁擾動確實會在對側邊緣表現出自旋效應的變化——即便這種擾動似乎並沒有在物質相對更對稱的中心區域，引起任何磁化程度上的變化。
值得注意的是，經典的自旋波理論並不能解釋由馬約拉納費米子介導的自旋輸運現象。因此，研究人員還需要針對該方向開展進一步的實驗研究。然而，科學家對這項研究結果的應用潛力充滿希望。
項目負責人、Akihisa Koga教授展望道：「我們的理論結果應該也適用於真實材料，因為我們的研究是基於Kitaev系統的候選材料實施的。」
原創編譯：朱明逸 審稿：西莫 責編：雷鑫宇
期刊來源： 《物理評論快報》
期刊編號： 0031-9007
原文連結： https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-07/tiot-faf072720.php
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