研究小组首次利用真实空间测量检测到量子纠缠波
三联体是棘手的小东西。在实验上，它们非常难以观察。即便如此，研究人员通常会对宏观材料进行测试，其中测量结果表示为整个样本的平均值。
8 月 22 日在《物理评论快报》上发表论文的第一作者、学院研究员罗伯特·德罗斯特 (Robert Drost) 表示，这就是设计量子材料提供独特优势的地方。这些设计量子材料让研究人员能够创造出天然化合物中未发现的现象，最终实现奇异的量子激发。
“这些材料非常复杂。它们为您提供了非常令人兴奋的物理学，但最奇特的物理学也很难找到和研究。因此，我们正在尝试一种不同的方法，通过使用单独的组件构建人造材料，”阿尔托大学原子尺度物理研究小组负责人 Peter Liljeroth 教授说。
量子材料在微观层面上受电子之间相互作用的控制。这些电子相关性会导致高温超导或复杂磁态等不寻常的现象，而量子相关性则会产生新的电子态。
在两个电子的情况下，存在两种纠缠态，称为单重态和三重态。向电子系统提供能量可以将其从单线态激发到三线态。在某些情况下，这种激发可以以称为三重子的纠缠波的形式通过材料传播。这些激发在传统磁性材料中不存在，测量它们仍然是量子材料中的一个开放挑战。
该团队的三联体实验
在这项新研究中，研究小组使用有机小分子来制造具有不寻常磁性的人造量子材料。实验中使用的每个钴酞菁分子都含有两个前沿电子。
德罗斯特说：“使用非常简单的分子构件，我们能够以前所未有的方式设计和探测这种复杂的量子磁体，揭示其独立部分中未发现的现象。” “虽然长期以来利用扫描隧道光谱观察到孤立原子的磁激发，但从未通过传播三重子来实现这一点。”
德罗斯特继续说道：“我们使用这些分子将电子捆绑在一起，将它们压缩到一个狭小的空间中，并迫使它们相互作用。” “从外部观察这样的分子，我们将看到两个电子的联合物理现象。因为我们的基本构件现在包含两个电子，而不是一个，所以我们看到了一种非常不同的物理学。
研究小组首先监测单个钴酞菁分子的磁激发，然后监测分子链和岛等较大结构的磁激发。通过从非常简单的开始并努力增加复杂性，研究人员希望了解量子材料中的涌现行为。在本研究中，研究小组可以证明其构建块的单重态-三重态激发可以作为称为三重子的奇异磁性准粒子穿越分子网络。
“我们证明，我们可以在人造材料中产生奇异的量子磁激发。这一策略表明，我们可以合理地设计材料平台，为量子技术开辟新的可能性。”该研究的合著者之一、阿尔托大学相关量子材料研究小组的负责人何塞·拉多助理教授说道。
该团队计划将他们的方法扩展到更复杂的构建模块，以设计量子材料中的其他奇异磁激发和排序。从简单成分进行合理设计不仅有助于理解相关电子系统的复杂物理原理，而且还为设计量子材料建立新的平台。
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