东京理工大学 这个蜂窝状网络的顶点代表具有两种可能自旋状态的位置
这个模型的一个有趣的性质是，施加在左边阴影区域的磁脉冲在右边阴影区域引起自旋变化，但在中间部分没有
直到现在，自旋扰动穿过中间区域的机制还不清楚
信用:秋久阿桔 东京理工大学(东京理工大学)和横滨国立大学(YNU)的科学家发现了一种奇特的机制，通过这种机制，自旋扰动穿过了量子自旋液体系统中一个看似无法通过的区域
这一新的见解可能代表下一代电子学甚至量子计算机的另一个组成部分
我们所知的电子设备已经接近理论极限，这意味着需要全新的技术来获得更好的性能或更高的小型化
问题是现代电子学以操纵电流为中心，因此主要关注运动电子的集体电荷
但是如果信号和数据能够以更有效的方式编码和发送呢？ 进入自旋电子学，这是一个新兴的技术领域，被设想为电子革命，并有望成为量子计算机发展中的一个关键角色
在自旋电子器件中，电子最重要的特征是它们的自旋，这是一种可以被广泛视为角动量的内在性质，也是固体中磁性现象的潜在原因
然而，世界各地的物理学家正在努力寻找实用的方法来产生和传输“自旋包”通过材料
在最近的一项研究中，东京理工大学和日本YNU大学的科学家对一种叫做基塔耶夫模型的特殊系统的特殊自旋输运特性进行了理论分析
这个二维模型包括一个蜂窝网络，其中每个顶点都有一个自旋
基塔耶夫系统的特别之处在于，由于自旋之间的特殊相互作用，它表现为一种量子自旋液体(QSL)
这大体上意味着，在这个系统中，不可能以一种独特的最佳方式来安排自旋，以“让每个自旋都保持快乐”
这种现象被称为自旋受挫，它导致自旋以一种特别无序的方式运行
领导这项研究的阿桔教授说:“基塔耶夫模型是研究定量构效关系的一个有趣的场所
然而，人们对它有趣的自旋输运性质知之甚少
" 由于自旋的时间可变性，左端的磁脉冲在那里引起自旋激发
这转化为马略拉那粒子的运动，然后通过材料传递到它的另一边
信用:秋久阿桔 基塔耶夫模型的一个重要特征是它具有局部对称性；这种对称性意味着自旋只与其最近的邻居相关，而与远处的自旋无关，这意味着自旋输运应该有一个障碍
然而，在现实中，基塔耶夫系统一边的小磁扰动确实表现为另一边自旋的变化，尽管这种扰动似乎不会导致材料中心更对称区域的磁化强度发生任何变化
这一有趣的机制是科学家团队在他们的研究中阐明的，该研究发表在《物理评论快报》上
他们在基塔耶夫QSL的一边施加一个脉冲磁场来触发自旋包传输，并对随后展开的实时动力学进行了数值模拟
结果表明，磁扰动是由移动的马约拉纳费米子携带穿过材料的中心区域的
这些是准粒子；它们不是真正的粒子，而是系统集体行为的精确近似
值得注意的是，马约拉纳介导的自旋输运不能用经典的自旋波理论来解释，因此需要进一步的实验研究
但阿桔对这项研究结果的应用潜力充满希望
他说，“我们的理论结果也应该与实际材料相关，我们的研究设置可以在基塔耶夫系统的某些候选材料中实际实现
" 在他们的文章中，科学家们讨论了可能的材料、产生自旋扰动的方法以及寻找Majorana费米子穿过大部分材料到达另一边的证据的实验方法
甚至有可能控制系统中静态(非运动)的马约纳费米子的运动，这可能有实际用途
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