基础科学研究所 无花果
1-a(上)NiPS3的晶体结构；无花果
1-b(向下)为NiPS3提出的激子态
信用:IBS 事情总是可以做得更快，但有什么能轻而易举吗？用光代替电进行计算被视为提高计算机速度的一个突破
晶体管是数据电路的组成部分，需要将电信号转换成光，以便通过光缆传输信息
光学计算可以潜在地节省用于这种转换的时间和能量
除了高速传输之外，光子出色的低噪声特性使其成为探索量子力学的理想选择
这种引人注目的应用的核心是确保稳定的光源，特别是在量子态
当光照射到半导体晶体中的电子上时，传导电子可以与半导体中带正电荷的空穴结合，产生束缚态，即所谓的激子
像电子一样流动，但当电子-空穴对重新结合时会发光，激子可以加速整个数据传输电路
此外，大量奇异的物理相，如超导，被推测为由激子引起的现象
尽管奇异的理论预测丰富多彩，而且历史悠久(最早报道于20世纪30年代)，但许多关于激子的物理学基本上都是关于电子和空穴“简单”结合的最初概念，很少从20世纪30年代的发现中更新
在最新一期的《自然》杂志上，由首尔国立大学物理与天文系的朴敬根教授领导的研究小组——前韩国基础科学研究所关联电子系统中心副主任——在磁性范德瓦尔斯材料NiPS3中发现了一种新型激子
“要拥有这样一个新的激子物理状态，它需要一个直接的带隙，最重要的是，具有强量子关联的磁序
值得注意的是，这项研究使得后一种可能性成为可能，NiPS3是一种磁性范德瓦尔斯材料，是一种内在关联的系统，”该研究的对应作者朴智星教授指出
教授
帕克的团队在2016年报告了第一次使用NiPS3实现精确的二维磁性范德瓦尔斯材料
使用相同的材料，他们证明了NiPS3与迄今已知的更传统的激子具有完全不同的磁性激子状态
这种激子态本质上是多体起源的，是真正量子态的实际实现
因此，这项新工作标志着在其80年历史中充满活力的研究领域的重大转变
无花果
2 nips 3的光致发光和光吸收数据在1附近具有清晰分辨的峰
5 eV
信用:IBS NiPS3中这些不寻常的激子物理始于2016年教授在早期光致发光实验中发现的奇怪的高峰
崇光大学的昌铉锡
紧接着，教授又做了一个光学吸收实验
延世大学的金在勋
两组光学数据都清楚地表明了两个非常重要的点:一个是温度依赖性，另一个是激子极窄的共振性质
为了理解不寻常的发现，教授
朴博士和RIXS博士使用了一种共振非弹性x光散射技术
周克金在英国钻石工厂
这个新实验对整个项目的成功至关重要
首先，它证实了1的存在
5 eV激子峰毋庸置疑
其次，它提供了一个鼓舞人心的指南，告诉我们如何提出一个理论模型和随后的计算
实验和理论之间的这种联系对他们破解NiPS3中的难题起到了关键作用
使用上面显示的分析过程
金本贤教授
韩国高级研究所的孙英宇进行了大量的多体理论计算
通过探索希尔伯特空间中总计1500000个大质量量子态，他们得出结论，所有的实验结果都可以与一组特定的参数相一致
当他们将理论结果与RIXS数据进行比较时，很明显他们对NiPS3非常不寻常的激子相有了充分的了解
最后，该团队可以从理论上理解多体性质的磁性激子态，即
e
，一个真正的量子激子态
无花果
3-国家实施计划3的XAS和RIXS数据(上图)；无花果
图3-b(中间和下方)国家实施计划3的RIXS流程示意图 与其他二维材料中发现的更常规的激子和所有其他具有激子态的绝缘体相比，在NiPS3中发现的量子磁性激子有几个重要的区别
首先，在NiPS3中发现的激子本质上是一个量子态，从张-莱斯三重态跃迁到张-莱斯单重态
第二，它几乎是一个受决议限制的国家，表明各国之间存在某种一致性
相比之下，之前报道的所有其他激子态都来自扩展的布洛赫态
对我们来说，做出任何明确的预测可能都为时过早；它还可能带来范德瓦尔斯磁学研究相关领域的未来，更不用说我们的生活了
然而，即使在此刻，也很清楚“新激子态的量子性质是独特的，并且将因其在量子信息和量子计算领域的潜力而吸引许多关注，仅举几个例子
我们的工作开启了一个有趣的可能性，许多磁性范德瓦尔斯材料具有相似的量子激子态，”帕克教授解释说
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