I liquidi a spin quantistico sono materiali che mostrano un comportamento magnetico unico. In questi materiali, gli spin degli elettroni non sono allineati secondo uno schema regolare, ma fluttuano invece in modo disordinato. Questo disordine conferisce ai liquidi a spin quantistico una serie di proprietà interessanti, come la capacità di condurre elettricità senza resistenza.
Tuttavia, il comportamento dei liquidi a spin quantistico può essere significativamente alterato dalla presenza di disordine. Nel loro studio, i ricercatori dell’UCI hanno studiato gli effetti del disordine su un particolare tipo di liquido a spin quantistico chiamato reticolo kagome. Il reticolo kagome è una struttura bidimensionale composta da anelli esagonali ed è noto per esibire una varietà di proprietà esotiche.
I ricercatori hanno scoperto che quando viene introdotto il disordine nel reticolo di Kagome, il liquido con spin quantistico subisce una transizione di fase verso una nuova fase della materia. Questa nuova fase è caratterizzata dalla formazione di ammassi magnetici all'interno del liquido a spin disordinato. I cluster sono costituiti da spin allineati circondati da spin disordinati.
I ricercatori ritengono che questa nuova fase della materia sia il risultato della competizione tra il disordine e le interazioni tra gli spin. Il disordine tende a interrompere le correlazioni tra gli spin, mentre le interazioni tendono ad allineare gli spin. Questa competizione porta alla formazione degli ammassi magnetici.
La scoperta di questa nuova fase della materia fornisce informazioni sul comportamento di materiali esotici che potrebbero avere applicazioni nell’informatica quantistica e nella spintronica. Il calcolo quantistico è un nuovo tipo di calcolo che utilizza bit quantistici (qubit) per eseguire calcoli. I qubit possono essere realizzati dagli spin degli elettroni e i cluster magnetici formati nel liquido disordinato con spin quantistico potrebbero essere utilizzati come qubit nei computer quantistici. La spintronica è un tipo di elettronica che utilizza gli spin degli elettroni per archiviare ed elaborare informazioni. I cluster magnetici formati nel liquido con spin quantistico disordinato potrebbero essere utilizzati anche nei dispositivi spintronici.
Il gruppo di ricerca sta attualmente studiando le proprietà della nuova fase della materia ed esplorando le sue potenziali applicazioni nell’informatica quantistica e nella spintronica.
